JP7313789B2 - sliding parts - Google Patents

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Description

本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。 The present invention relates to a sliding part that rotates relative to each other, for example, a sliding part used in a shaft sealing device that seals a rotating shaft of a rotary machine in the field of automobiles, general industrial machinery, or other seals, or a sliding part used in bearings of machines in the field of automobiles, general industrial machinery, or other bearings.

被密封液体の漏れを防止する軸封装置として例えばメカニカルシールは相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品を備えている。このようなメカニカルシールにおいて、近年においては環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれており、摺動部品の摺動面に高圧の被密封液体側である外径側に連通するとともに摺動面において一端が閉塞する正圧発生溝を設けている。これによれば、摺動部品の相対回転時には、正圧発生溝に正圧が発生して摺動面同士が離間するとともに、正圧発生溝には被密封液体が外径側から導入され被密封液体を保持することで潤滑性が向上し、低摩擦化を実現している。 2. Description of the Related Art As a shaft sealing device for preventing leakage of a liquid to be sealed, for example, a mechanical seal has a pair of annular sliding parts whose sliding surfaces slide relative to each other. In recent years, it has been desired to reduce the energy lost due to sliding in such mechanical seals for environmental reasons, and positive pressure generating grooves are provided on the sliding surfaces of the sliding parts, which communicate with the outer diameter side, which is the side of the high-pressure sealed liquid, and whose one end is closed on the sliding surface. According to this, when the sliding parts rotate relative to each other, positive pressure is generated in the positive pressure generating grooves to separate the sliding surfaces from each other, and the sealed liquid is introduced into the positive pressure generating grooves from the outer diameter side to retain the sealed liquid, thereby improving lubricity and realizing low friction.

さらに、メカニカルシールは、密封性を長期的に維持させるためには、「潤滑」に加えて「密封」という条件が求められている。例えば、特許文献1に示されるメカニカルシールは、一方の摺動部品において、被密封液体側に連通するレイリーステップ及び逆レイリーステップが設けられている。これによれば、摺動部品の相対回転時には、レイリーステップにより摺動面間に正圧が発生して摺動面同士が離間するとともに、レイリーステップが被密封液体を保持することで潤滑性が向上する。一方、逆レイリーステップでは相対的に負圧が生じるとともに逆レイリーステップはレイリーステップよりも漏れ側に配置されているため、レイリーステップから摺動面間に流れ出た高圧の被密封液体を逆レイリーステップに吸い込むことができる。このようにして、一対の摺動部品間の被密封液体が漏れ側に漏れることを防止して密封性を向上させていた。 Furthermore, mechanical seals are required to satisfy the condition of "sealing" in addition to "lubricating" in order to maintain sealing performance for a long period of time. For example, the mechanical seal disclosed in Patent Document 1 has a Rayleigh step and a reverse Rayleigh step communicating with the liquid to be sealed in one of the sliding parts. According to this, when the sliding parts rotate relative to each other, positive pressure is generated between the sliding surfaces by the Rayleigh step to separate the sliding surfaces, and the Rayleigh step holds the liquid to be sealed, thereby improving lubricity. On the other hand, in the reverse Rayleigh step, a relatively negative pressure is generated and the reverse Rayleigh step is arranged on the leakage side of the Rayleigh step, so that the high-pressure sealed liquid flowing out between the sliding surfaces from the Rayleigh step can be sucked into the reverse Rayleigh step. In this manner, the liquid to be sealed between the pair of sliding parts is prevented from leaking to the leakage side, thereby improving the sealing performance.

国際公開第2012/046749号(第14-16頁、第1図)International Publication No. 2012/046749 (pages 14-16, Figure 1)

しかしながら、特許文献1にあっては、逆レイリーステップで被密封液体を被密封液体側へ戻す構造であるため、摺動面間における漏れ側に被密封液体が供給されず、潤滑性に寄与していない部分が生じる虞があり、より潤滑性の高い摺動部品が求められていた。また、逆レイリーステップの開口部から被密封液体が漏れてしまいやすく、より潤滑性が乏しくなる虞があった。 However, in Patent Document 1, since the sealed liquid is returned to the sealed liquid side in the reverse Rayleigh step, the sealed liquid is not supplied to the leakage side between the sliding surfaces, and there is a risk that a portion that does not contribute to lubricity may be generated. In addition, the liquid to be sealed is likely to leak from the opening of the reverse Rayleigh step, and there is a fear that the lubricity will become poorer.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、被密封流体を摺動面間における漏れ側まで供給して高い潤滑性を発揮するとともに被密封流体の漏れの少ない摺動部品を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sliding part that supplies a sealed fluid to the leakage side between the sliding surfaces to exhibit high lubricity and less leakage of the sealed fluid.

前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
回転機械の相対回転する箇所に配置される環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外径側もしくは内径側に連通する深溝部と、該深溝部に連通して周方向に延設される浅溝部と、から構成される動圧発生機構が複数設けられており、前記深溝部には、該深溝部内の被密封流体の漏出を抑制するトラップ部が設けられている。
これによれば、深溝部は溝の深さが深く容積が大きいので、摺動面の漏れ側まで供給された多くの量の被密封流体を回収して浅溝部に戻すことができ、摺動面の漏れ側まで延びる広い面積を利用して潤滑性を向上させることができる。また、深溝部にトラップ部が設けられているため、深溝部内に被密封流体が保持されやすくなることで、深溝部内からの被密封流体の漏出を抑制することができる。
In order to solve the above problems, the sliding component of the present invention is
An annular sliding component arranged at a relatively rotating portion of a rotating machine,
The sliding surface of the sliding component is provided with a plurality of dynamic pressure generating mechanisms each including a deep groove communicating with the outer diameter side or the inner diameter side and a shallow groove communicating with the deep groove and extending in the circumferential direction.
According to this, since the deep groove portion has a large groove depth and a large volume, a large amount of the sealed fluid supplied to the leak side of the sliding surface can be recovered and returned to the shallow groove portion, and lubricity can be improved by utilizing a wide area extending to the leak side of the sliding surface. In addition, since the deep groove portion is provided with the trap portion, the sealed fluid can be easily held in the deep groove portion, and leakage of the sealed fluid from the deep groove portion can be suppressed.

前記深溝部は、外径側に連通していてもよい。
これによれば、外径側に連通する深溝部にトラップ部が設けられているため、摺動部品の相対回転により被密封流体に生じる遠心力に抗して深溝部内に被密封流体を保持することで、深溝部内から外径側への被密封流体の漏出を抑制することができる。
The deep groove portion may communicate with the outer diameter side.
According to this, since the trap portion is provided in the deep groove portion communicating with the outer diameter side, the sealed fluid is held in the deep groove portion against the centrifugal force generated in the sealed fluid due to the relative rotation of the sliding parts, thereby suppressing the leakage of the sealed fluid from the deep groove portion to the outer diameter side.

前記深溝部は、漏れ側に連通していてもよい。
これによれば、漏れ側に連通する深溝部にトラップ部が設けられているため、漏れ側への被密封流体の漏出を抑制することができる。さらに、深溝部が外径側に連通するものにあっては、摺動部品の相対回転により被密封流体に生じる遠心力及び被密封流体の漏れ方向に抗して深溝部内に被密封流体を保持することで、深溝部から外径側に位置する漏れ側への被密封流体の漏出をさらに抑制することができる。
The deep groove portion may communicate with the leak side.
According to this, since the trap portion is provided in the deep groove portion communicating with the leak side, leakage of the sealed fluid to the leak side can be suppressed. Furthermore, in the case where the deep groove portion communicates with the outer diameter side, the sealed fluid is held in the deep groove portion against the centrifugal force generated in the sealed fluid due to the relative rotation of the sliding parts and the leakage direction of the sealed fluid, thereby further suppressing the leakage of the sealed fluid from the deep groove portion to the leakage side located on the outer diameter side.

前記トラップ部は、前記深溝部の内面から延設されたトラップ片であってもよい。
これによれば、深溝部の内面からトラップ片を延設することで、剛性の高いトラップ部を容易に構成することができる。
The trap portion may be a trap piece extending from the inner surface of the deep groove portion.
According to this, by extending the trap piece from the inner surface of the deep groove portion, a highly rigid trap portion can be easily formed.

前記トラップ部は、被密封流体を前記浅溝部に向けて誘導する誘導面を有していてもよい。
これによれば、トラップ片により深溝部内に保持した被密封流体を、その誘導面に沿って浅溝部に誘導することができる。
The trap portion may have a guide surface that guides the fluid to be sealed toward the shallow groove portion.
According to this, the sealed fluid held in the deep groove portion by the trap piece can be guided to the shallow groove portion along the guide surface.

前記トラップ部は、少なくとも前記深溝部の漏れ側に連通する開口部よりの箇所に配置されていてもよい。
これによれば、深溝部内に保持される被密封流体の量を確保することができる。
The trap portion may be arranged at least nearer to the opening communicating with the leak side of the deep groove portion.
According to this, it is possible to secure the amount of the sealed fluid held in the deep groove.

前記トラップ部は、少なくとも前記深溝部の前記浅溝部との交差箇所に配置されていてもよい。
これによれば、深溝部から浅溝部へ移動する被密封流体を保持して、確実に動圧を発生させることができる。
The trap portion may be arranged at least at an intersection of the deep groove portion and the shallow groove portion.
According to this, the fluid to be sealed moving from the deep groove portion to the shallow groove portion can be held, and the dynamic pressure can be reliably generated.

前記トラップ部は、前記深溝部の径方向に延びる中心線を基準に線対称に配置されていてもよい。
これによれば、周方向の両方に回転する摺動部品に対応して被密封流体の保持機能を発揮させることができる。
The trap portions may be arranged line-symmetrically with respect to a center line extending in the radial direction of the deep groove portion.
According to this, it is possible to exhibit the function of retaining the sealed fluid corresponding to the sliding parts that rotate in both circumferential directions.

前記トラップ部は、前記摺動面を構成する基材と一体に成形されていてもよい。
これによれば、トラップ部の成形加工を容易に行うことができる。
The trap portion may be molded integrally with a base material that constitutes the sliding surface.
According to this, the trap portion can be easily formed.

前記トラップ部は、前記深溝部内を蛇行する蛇行溝を構成していてもよい。
これによれば、蛇行溝により被密封流体の保持機能を高めることができる。
The trap portion may form a meandering groove meandering in the deep groove portion.
According to this, the meandering groove can enhance the function of retaining the sealed fluid.

尚、本発明に係る摺動部品の浅溝部が周方向に延設されているというのは、浅溝部が少なくとも周方向の成分をもって延設していればよく、好ましくは径方向よりも周方向に沿った成分が大きくなるように延設されていればよい。また深溝部が径方向に延びているというのは、深溝部が少なくとも径方向の成分をもって延設していればよく、好ましくは周方向よりも径方向に沿った成分が大きくなるように延設されていればよい。 The shallow groove portion of the sliding component according to the present invention extends in the circumferential direction, as long as the shallow groove portion extends with at least a component in the circumferential direction. The deep groove portion extending in the radial direction means that the deep groove portion extends with at least a component in the radial direction, preferably such that the component along the radial direction is larger than that in the circumferential direction.

また、被密封流体は、液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。 Moreover, the sealed fluid may be a liquid, or may be a mist mixture of a liquid and a gas.

本発明の実施例1におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing an example of a mechanical seal in Example 1 of the present invention; FIG. 静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the sliding surface of the stationary seal ring from the axial direction. A-A断面図である。It is an AA sectional view. 静止密封環の摺動面における部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring; (a)~(c)は相対回転初期に液体誘導溝部の内径側から吸い込まれた被密封液体が摺動面間に流出される動作を説明する概略図である。4(a) to 4(c) are schematic diagrams for explaining an operation in which the sealed liquid sucked from the inner diameter side of the liquid guiding groove portion flows out between the sliding surfaces at the initial stage of relative rotation. FIG. 静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main portion of the sliding surface of the stationary seal ring; 本発明の実施例2における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the sliding surface of the stationary seal ring in Example 2 of this invention from the axial direction. 静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main portion of the sliding surface of the stationary seal ring; 本発明の実施例3における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。FIG. 11 is a view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 3 of the present invention as seen from the axial direction; 本発明の実施例4における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 4 of the present invention; 本発明の実施例5における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 5 of the present invention; 本発明の実施例6における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 6 of the present invention; 本発明の実施例7における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 7 of the present invention; 本発明の実施例8における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 8 of the present invention; 本発明の実施例9における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 9 of the present invention; 本発明の実施例10における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 10 of the present invention; 本発明の実施例11における静止密封環の摺動面における要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main portion of a sliding surface of a stationary seal ring in Example 11 of the present invention;

本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。 A mode for carrying out the sliding component according to the present invention will be described below based on an embodiment.

実施例1に係る摺動部品につき、図1から図6を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールを構成する摺動部品の内径側を被密封流体側としての被密封液体側(高圧側)、外径側を漏れ側としての大気側(低圧側)として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。 A sliding component according to Example 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. In addition, in the present embodiment, a form in which the sliding part is a mechanical seal will be described as an example. In addition, the inner diameter side of the sliding parts constituting the mechanical seal will be described as the sealed liquid side (high pressure side), and the outer diameter side will be described as the atmosphere side (low pressure side) as the leakage side. Also, for convenience of explanation, dots may be attached to grooves formed on the sliding surface in the drawings.

図1に示される一般産業機械用のメカニカルシールは、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封液体Fを密封するアウトサイド形のものであって、回転軸1にスリーブ2を介して回転軸1と共に回転可能な状態で設けられた円環状の摺動部品である回転密封環20と、被取付機器のハウジング4に固定されたシールカバー5に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環10と、から主に構成され、ベローズ7によって静止密封環10が軸方向に付勢されることにより、静止密封環10の摺動面11と回転密封環20の摺動面21とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環20の摺動面21は平坦面となっており、この平坦面には凹み部が設けられていない。 The mechanical seal for general industrial machinery shown in FIG. 1 is of an outside type for sealing against a liquid to be sealed F that is about to leak from the inner diameter side to the outer diameter side of the sliding surface. The stationary seal ring 10 is axially urged by the bellows 7, so that the sliding surface 11 of the stationary seal ring 10 and the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 closely slide against each other. The sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 is a flat surface, and this flat surface is not provided with a recess.

静止密封環10及び回転密封環20は、代表的にはSiC(硬質材料)同士またはSiC(硬質材料)とカーボン(軟質材料)の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、SiCとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる2種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したSiC、SiCとSiからなる反応焼結SiC、SiC-TiC、SiC-TiN等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料(コーティング材料)、複合材料等も適用可能である。 The stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20 are typically formed of a combination of SiC (hard material) or SiC (hard material) and carbon (soft material). Examples of SiC include sintered bodies using boron, aluminum, carbon, etc. as sintering aids, materials consisting of two or more phases with different components and compositions, for example, SiC in which graphite particles are dispersed, reaction-sintered SiC composed of SiC and Si, SiC-TiC, SiC-TiN, and the like. Metal materials, resin materials, surface modification materials (coating materials), composite materials, etc. are also applicable in addition to the sliding materials described above.

図2に示されるように、静止密封環10に対して回転密封環20が矢印で示すように相対摺動するようになっており、静止密封環10の摺動面11には当該摺動面11を構成する基材と一体に成形された複数の動圧発生機構14が静止密封環10の周方向に均等に配設されている。摺動面11の動圧発生機構14以外の部分は平端面を成すランド12となっている。 As shown in FIG. 2, the rotary seal ring 20 slides relative to the stationary seal ring 10 as indicated by the arrows, and the sliding surface 11 of the stationary seal ring 10 is provided with a plurality of dynamic pressure generating mechanisms 14 formed integrally with the base material constituting the sliding surface 11 and arranged evenly in the circumferential direction of the stationary seal ring 10. A portion of the sliding surface 11 other than the dynamic pressure generating mechanism 14 is a land 12 forming a flat end surface.

次に、動圧発生機構14の概略について図2~図4に基づいて説明する。尚、以下、静止密封環10及び回転密封環20が相対的に回転したときに、図4の紙面左側を後述するレイリーステップ9A内を流れる被密封液体Fの下流側とし、図4の紙面右側をレイリーステップ9A内を流れる被密封液体Fの上流側として説明する。 Next, the outline of the dynamic pressure generating mechanism 14 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. In the following description, when the stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20 rotate relative to each other, the left side of the paper surface of FIG. 4 is the downstream side of the sealed liquid F flowing through the Rayleigh step 9A, and the right side of the paper surface of FIG. 4 is the upstream side of the sealed liquid F flowing through the Rayleigh step 9A.

動圧発生機構14は、大気側に連通して内径方向に延びる深溝部としての液体誘導溝部15と、液体誘導溝部15の内径側端部から下流側に向けて静止密封環10と同心状に周方向に延びる浅溝部としてのレイリーステップ9Aと、液体誘導溝部15の流路の幅を外径側から内径側に向かうほどに漸次狭めるトラップ部13と、を備えている。すなわち、動圧発生機構14は、液体誘導溝部15、レイリーステップ9Aにより、摺動面11を直交する方向から見て逆L字形状を成している。尚、本実施例1の液体誘導溝部15は、静止密封環10の軸に直交するように径方向に延びている。また、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとは連通しており、連通部分には深さ方向の段差18が形成されている。 The dynamic pressure generating mechanism 14 includes a liquid guide groove portion 15 as a deep groove portion that communicates with the atmosphere and extends in the inner diameter direction, a Rayleigh step 9A as a shallow groove portion that extends in the circumferential direction downstream from the inner diameter end portion of the liquid guide groove portion 15 concentrically with the stationary seal ring 10, and a trap portion 13 that gradually narrows the width of the flow path of the liquid guide groove portion 15 from the outer diameter side to the inner diameter side. That is, the dynamic pressure generating mechanism 14 has an inverted L shape when viewed from a direction orthogonal to the sliding surface 11 due to the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A. It should be noted that the liquid guiding groove portion 15 of the first embodiment extends radially so as to be perpendicular to the axis of the stationary seal ring 10 . Further, the liquid guide groove portion 15 and the Rayleigh step 9A communicate with each other, and a step 18 in the depth direction is formed in the communicating portion.

また、レイリーステップ9Aは、下流側の端部に回転方向に対して直交する壁部9aが形成されている。尚、壁部9aは、回転方向に直交することに限られるものではなく、例えば回転方向に対して傾斜していてもよいし、階段状に形成されていてもよい。 Further, the Rayleigh step 9A is formed with a wall portion 9a perpendicular to the rotation direction at the downstream end portion. In addition, the wall portion 9a is not limited to being perpendicular to the rotation direction, and may be inclined with respect to the rotation direction, or may be formed in a stepped shape.

液体誘導溝部15は、静止密封環10の外周に開口して大気側と連通する開口部15aを有している。また、液体誘導溝部15の深さ寸法L10は、レイリーステップ9Aの深さ寸法L20よりも深くなっている(L10>L20)。具体的には、本実施例1における液体誘導溝部15の深さ寸法L10は、100μmに形成されており、レイリーステップ9Aの深さ寸法L20は、5μmに形成されている。すなわち、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとの間には、液体誘導溝部15における下流側壁面15bとレイリーステップ9Aの底面とにより深さ方向の段差18が形成されている。尚、液体誘導溝部15の深さ寸法がレイリーステップ9Aの深さ寸法よりも深く形成されていれば、液体誘導溝部15及びレイリーステップ9Aの深さ寸法は自由に変更でき、好ましくは寸法L10は寸法L20の5倍以上である。 The liquid guiding groove portion 15 has an opening portion 15a that opens to the outer periphery of the stationary seal ring 10 and communicates with the atmosphere side. Further, the depth dimension L10 of the liquid guiding groove portion 15 is deeper than the depth dimension L20 of the Rayleigh step 9A (L10>L20). Specifically, the depth L10 of the liquid guiding groove portion 15 in the first embodiment is set to 100 μm, and the depth L20 of the Rayleigh step 9A is set to 5 μm. That is, between the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A, a step 18 in the depth direction is formed by the downstream side wall surface 15b of the liquid guiding groove portion 15 and the bottom surface of the Rayleigh step 9A. If the depth dimension of the liquid guiding groove portion 15 is formed deeper than the depth dimension of the Rayleigh step 9A, the depth dimensions of the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A can be freely changed, and preferably the dimension L10 is five times or more the dimension L20.

尚、レイリーステップ9Aの底面は平坦面を成しランド12に平行に形成されているが、平坦面に微細凹部を設けることやランド12に対して傾斜するように形成することを妨げない。さらに、レイリーステップ9Aの周方向に延びる2つの円弧状の面はそれぞれレイリーステップ9Aの底面に直交している。また、液体誘導溝部15の底面15dは平坦面を成しランド12に平行に形成されているが、平坦面に微細凹部を設けることやランド12に対して傾斜するように形成することを妨げない。さらに、図3を参照して、液体誘導溝部15は、径方向に延びて周方向に対向する下流側壁面15b及び上流側壁面15cと、これら壁面15b,15cに直交する底面15dとを有している。すなわち、下流側壁面15b、上流側壁面15c及び底面15dは、液体誘導溝部15の内面を構成している。 Although the bottom surface of the Rayleigh step 9A is flat and parallel to the land 12, the flat surface may be provided with fine recesses or may be inclined with respect to the land 12. FIG. Furthermore, the two arc-shaped surfaces extending in the circumferential direction of the Rayleigh step 9A are perpendicular to the bottom surface of the Rayleigh step 9A. The bottom surface 15d of the liquid guide groove 15 is flat and parallel to the land 12. However, it is possible to provide a fine concave portion on the flat surface or form it so as to be inclined with respect to the land 12. Further, referring to FIG. 3, the liquid guide groove portion 15 has a downstream side wall surface 15b and an upstream side wall surface 15c that extend radially and face each other in the circumferential direction, and a bottom surface 15d perpendicular to the wall surfaces 15b and 15c. That is, the downstream side wall surface 15b, the upstream side wall surface 15c, and the bottom surface 15d form the inner surface of the liquid guiding groove portion 15. As shown in FIG.

トラップ部13は、レイリーステップ9Aの外径側に位置する液体誘導溝部15の下流側壁面15bから当該液体誘導溝部15の周方向の中央側に向かって内径側に延びるトラップ片13Aと、トラップ片13Aと対向して液体誘導溝部15の上流側壁面15cから当該液体誘導溝部15の周方向の中央側に向かって内径側に延びるトラップ片13Bと、から構成されている。これらのトラップ片13A,13Bは、液体誘導溝部15の径方向に延びる仮想の中心線を基準に線対称に配置されている。尚、以降の説明において、特に断らない限りトラップ片13Aについて説明し、トラップ片13Bの説明については省略する。 The trap portion 13 is composed of a trap piece 13A extending radially inward from the downstream side wall surface 15b of the liquid guide groove portion 15 located on the outer diameter side of the Rayleigh step 9A toward the center of the liquid guide groove portion 15 in the circumferential direction, and a trap piece 13B extending radially inward from the upstream side wall surface 15c of the liquid guide groove portion 15 toward the center side of the liquid guide groove portion 15 in the circumferential direction facing the trap piece 13A. These trap pieces 13A and 13B are arranged line-symmetrically with respect to an imaginary center line extending in the radial direction of the liquid guide groove portion 15 as a reference. In the following description, the trap piece 13A will be described unless otherwise specified, and the description of the trap piece 13B will be omitted.

トラップ片13Aは、レイリーステップ9Aの周方向に延びる低圧側壁面9cよりも外径側に位置する液体誘導溝部15の下流側壁面15bから当該液体誘導溝部15の周方向の中央側に向かって内径側に延びる低圧側壁面13aと、レイリーステップ9Aの低圧側壁面9cと連続して液体誘導溝部15の下流側壁面15bから液体誘導溝部15の周方向の中央側に向かって内径側に延びる高圧側壁面13cと、が形成されている。これら、トラップ片13Aの低圧側壁面13a、高圧側壁面13cは、平坦面を成しているが、平坦面に微細凹部を設けることや、その端面がラウンドしていることを妨げない。 The trap piece 13A has a low-pressure side wall surface 13a extending radially inward from the downstream side wall surface 15b of the liquid guiding groove portion 15 positioned radially outward of the low-pressure side wall surface 9c extending in the circumferential direction of the Rayleigh step 9A toward the center of the liquid guiding groove portion 15, and a high-pressure side wall surface continuing from the low pressure side wall surface 9c of the Rayleigh step 9A and extending radially inward from the downstream side wall surface 15b of the liquid guiding groove portion 15 toward the center side in the circumferential direction of the liquid guiding groove portion 15. 13c and are formed. The low-pressure side wall 13a and the high-pressure side wall 13c of the trap piece 13A are flat surfaces.

また、トラップ片13Aは、回転密封環20の摺動面21と対向する端面がランド12と同一平面を成して連続している。また、トラップ片13Aは、ランド12と同一平面を成す、回転密封環20の摺動面21と対向する端面から液体誘導溝部15の底面15dに亘って連続している。 The trap piece 13A has an end surface facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 that is flush with and continuous with the land 12 . Also, the trap piece 13A is continuous from the end surface facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20, which is flush with the land 12, to the bottom surface 15d of the liquid guiding groove portion 15. As shown in FIG.

次いで、静止密封環10と回転密封環20との相対回転時の動作について説明する。まず、回転密封環20が回転していない一般産業機械の非稼動時には、摺動面11,21間には摺動面11,21よりも外径側の被密封液体Fが毛細管現象によって僅かに進入しているとともに、動圧発生機構14には一般産業機械の停止時に残っていた被密封液体Fと摺動面11,21よりも内径側から進入した大気とが混在した状態となっている。尚、被密封液体Fは気体と比べ粘度が高いため、一般産業機械の停止時に動圧発生機構14から低圧側に漏れ出す量は少ない。 Next, the operation during relative rotation between the stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20 will be described. First, when the rotary seal ring 20 is not rotating and the general industrial machine is not in operation, the sealed liquid F on the outer diameter side of the sliding surfaces 11 and 21 slightly enters between the sliding surfaces 11 and 21 due to capillary action, and the dynamic pressure generating mechanism 14 is in a state where the sealed liquid F remaining when the general industrial machine is stopped and the air entering from the inner diameter side of the sliding surfaces 11 and 21 are mixed. Since the sealed liquid F has a higher viscosity than gas, the amount of liquid leaking from the dynamic pressure generating mechanism 14 to the low pressure side when the general industrial machine is stopped is small.

一般産業機械の停止時に動圧発生機構14に被密封液体Fがほぼ残っていない場合には、回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転(図2の黒矢印参照)すると、図4に示されるように、大気側の低圧側流体Aが矢印L1に示すように液体誘導溝部15から導入されるとともに、レイリーステップ9Aによって低圧側流体Aが回転密封環20の回転方向に矢印L2に示すように追随移動するため、レイリーステップ9A内に動圧が発生するようになる。 When there is almost no liquid F left in the dynamic pressure generating mechanism 14 when the general industrial machine is stopped, when the rotary seal ring 20 rotates relative to the stationary seal ring 10 (see the black arrow in FIG. 2), as shown in FIG. A dynamic pressure is generated in A.

レイリーステップ9Aの下流側端部である壁部9a近傍が最も圧力が高くなり、低圧側流体Aは矢印L3に示すように壁部9a近傍からその周辺に流出する。尚、レイリーステップ9Aの上流側に向かうにつれて漸次圧力が低くなっている。 The pressure is highest in the vicinity of the wall portion 9a, which is the downstream end of the Rayleigh step 9A, and the low-pressure side fluid A flows out from the vicinity of the wall portion 9a to the surroundings as indicated by an arrow L3. Incidentally, the pressure gradually decreases toward the upstream side of the Rayleigh step 9A.

また、静止密封環10と回転密封環20との相対回転時には、摺動面11,21間にそれらの内径側から高圧の被密封液体Fが随時流入しており、いわゆる流体潤滑を成すようになっている。このとき、レイリーステップ9A近傍の被密封液体Fは、上述したようにレイリーステップ9Aの特に下流側は高圧となっているため、矢印H1に示すように、ランド12に位置したままで、レイリーステップ9Aにはほぼ進入しない。一方、液体誘導溝部15の近傍の被密封液体Fは、液体誘導溝部15が深溝部であってかつ低圧側に連通していることから、矢印H2に示すように、液体誘導溝部15に進入しやすくなっている。加えて、被密封液体Fは液体であって表面張力が大きいことから、液体誘導溝部15の側壁面に沿って移動して液体誘導溝部15に進入しやすくなっている。 When the stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20 rotate relative to each other, the high-pressure sealed liquid F flows between the sliding surfaces 11 and 21 from the inner diameter side at any time, so that so-called fluid lubrication is achieved. At this time, since the sealed liquid F in the vicinity of the Rayleigh step 9A is at a high pressure particularly on the downstream side of the Rayleigh step 9A as described above, it remains positioned on the land 12 as indicated by the arrow H1 and hardly enters the Rayleigh step 9A. On the other hand, since the liquid guide groove 15 is a deep groove and communicates with the low pressure side, the sealed liquid F in the vicinity of the liquid guide groove 15 easily enters the liquid guide groove 15 as indicated by an arrow H2. In addition, since the sealed liquid F is a liquid and has a large surface tension, it easily moves along the side wall surfaces of the liquid guide groove 15 and enters the liquid guide groove 15 .

次いで、液体誘導溝部15に吸い込まれた被密封液体Fが摺動面11,21間に流出される動作を説明する。 Next, the operation of flowing out the sealed liquid F sucked into the liquid guiding groove portion 15 between the sliding surfaces 11 and 21 will be described.

動圧発生機構14に被密封液体Fがほぼ残っていない場合に、回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転(図2の黒矢印参照)すると、図5(a)に示されるように、液体誘導溝部15に侵入した被密封液体Fは、符号H3に示すように、塊状の液滴となる。その後、図5(b)に示されるように、液滴がある程度の体積となると、レイリーステップ9Aの上流側に形成された相対的に低い圧力によってトラップ部13の間を通過して、符号H4に示すように、レイリーステップ9Aに引き込まれる。同時に、新たに液体誘導溝部15に被密封液体Fが進入し、液滴H3’となる。このとき、液体誘導溝部15には、図5(a)における相対回転の初期状態よりも多くの被密封液体Fが進入する。 When almost no liquid to be sealed F remains in the dynamic pressure generating mechanism 14, when the rotary seal ring 20 rotates relative to the stationary seal ring 10 (see the black arrow in FIG. 2), as shown in FIG. After that, as shown in FIG. 5(b), when the droplet reaches a certain volume, it passes through the trap section 13 due to the relatively low pressure formed upstream of the Rayleigh step 9A, and is drawn into the Rayleigh step 9A as indicated by H4. At the same time, the sealed liquid F newly enters the liquid guiding groove portion 15 and becomes a droplet H3'. At this time, a larger amount of the sealed liquid F enters the liquid guiding groove portion 15 than in the initial state of the relative rotation in FIG. 5(a).

その後、図5(c)に示されるように、レイリーステップ9Aに引き込まれた被密封液体Fは回転密封環20から大きなせん断力を受け、圧力が高められながらレイリーステップ9A内を下流側に移動し、矢印H5に示すように壁部9a近傍からその周部に流出する。同時に、新たに液体誘導溝部15により多くの被密封液体Fが進入し、液滴H3’’となるとともに、液滴H3’が符号H4’に示すように、レイリーステップ9Aに引き込まれる。 After that, as shown in FIG. 5(c), the sealed liquid F drawn into the Rayleigh step 9A receives a large shearing force from the rotary seal ring 20, moves downstream inside the Rayleigh step 9A while increasing the pressure, and flows out from the vicinity of the wall portion 9a to the peripheral portion thereof as indicated by an arrow H5. At the same time, a larger amount of the sealed liquid F newly enters the liquid guiding groove portion 15 to form a liquid droplet H3'', and the liquid droplet H3' is drawn into the Rayleigh step 9A as indicated by symbol H4'.

その後、図5(c)に示される状態よりも液体誘導溝部15に進入する被密封液体Fの量が増え、レイリーステップ9Aから連続的に被密封液体Fが摺動面11,21間に流出する定常状態となる。定常状態では、摺動面11,21間にそれらの外径側やレイリーステップ9Aから高圧の被密封液体Fが随時流入しており、上述したように流体潤滑となっている。尚、図5(a),(b),(c)を経て定常状態となるまでは過渡的な短い時間である。また、一般産業機械の停止時に動圧発生機構14に被密封液体Fが残っている場合には、動圧発生機構14に被密封液体Fが残存している量によって、図5(a)の状態、図5(b)の状態、図5(c)の状態、定常状態のいずれかから動作が開始することとなる。 After that, the amount of the sealed liquid F entering the liquid guide groove 15 increases compared to the state shown in FIG. In a steady state, the high-pressure sealed liquid F flows between the sliding surfaces 11 and 21 from the outer diameter side thereof or from the Rayleigh step 9A at any time, and fluid lubrication is achieved as described above. It should be noted that it takes a transitional short time to reach a steady state through FIGS. Further, when the sealed liquid F remains in the dynamic pressure generating mechanism 14 when the general industrial machine is stopped, the operation starts from any one of the state shown in FIG. 5A, the state shown in FIG. 5B, the state shown in FIG.

ここで、液体誘導溝部15が深溝部であってかつ低圧側に連通していることから、矢印H5で示す被密封液体Fは、隣接する液体誘導溝部15内に引き込まれやすくなっており、摺動面11,21間の被密封液体Fの量が安定し、高い潤滑性を維持できるようになっている。また、固体に対する界面張力は気体よりも液体の方が大きいので、摺動面11,21間には被密封液体Fが保持されやすく大気は静止密封環10、回転密封環20よりも外径側に排出されやすい。 Here, since the liquid guide groove portion 15 is a deep groove portion and communicates with the low pressure side, the sealed liquid F indicated by the arrow H5 is easily drawn into the adjacent liquid guide groove portion 15, the amount of the sealed liquid F between the sliding surfaces 11 and 21 is stabilized, and high lubricity can be maintained. In addition, since the interfacial tension of a liquid against a solid is greater than that of a gas, the liquid to be sealed F is likely to be retained between the sliding surfaces 11 and 21, and the atmosphere is more likely to be discharged to the outer diameter side than the stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20.

また、図5を参照して、液滴H3,H3’,H3’’によって例示されるように、トラップ部13は、被密封液体Fの流入方向である内径側に向かって壁面15b,15cから液体誘導溝部15の周方向の中央側に傾斜するトラップ片13A,13Bの低圧側壁面13a,13aが被密封液体Fをレイリーステップ9A側に誘導する誘導面として機能するため、トラップ部13によって液体誘導溝部15の流路が狭められていても、被密封液体Fの移動を妨げ難くなっている。 Referring to FIG. 5, as exemplified by droplets H3, H3', and H3'', the trap section 13 has low-pressure side walls 13a and 13a of the trap pieces 13A and 13B, which are slanted from the wall surfaces 15b and 15c toward the center of the liquid guide groove 15 toward the inner diameter side, which is the inflow direction of the liquid F to be sealed. Even if the flow path of is narrowed, the movement of the sealed liquid F is less likely to be hindered.

また、図6を参照して、矢印H6に示すように、トラップ片13Aの高圧側壁面13cは、レイリーステップ9Aの低圧側壁面9cと連続していることから、高圧側壁面13cから直接レイリーステップ9Aの低圧側壁面9cに被密封液体Fを誘導することができる。このため、レイリーステップ9A内への被密封液体Fの引き込み効率がよい。 Further, referring to FIG. 6, since the high pressure side wall surface 13c of the trap piece 13A is continuous with the low pressure side wall surface 9c of the Rayleigh step 9A as indicated by arrow H6, the sealed liquid F can be guided directly from the high pressure side wall surface 13c to the low pressure side wall surface 9c of the Rayleigh step 9A. Therefore, the efficiency of drawing the sealed liquid F into the Rayleigh step 9A is good.

また、図6に示されるように、本実施例のメカニカルシールはアウトサイド形であることから、矢印Cで示すように、回転密封環20の回転によって生じる遠心力が被密封液体Fに作用するため、液体誘導溝部15内の被密封液体Fが外径側である大気側に向かって漏出方向に付勢される。しかしながら、被密封液体Fは液体であって気体よりも粘性が高く、かつトラップ部13は、被密封液体Fの漏出方向である外径側に向かって液体誘導溝部15の周方向の中央部から壁面15b,15cに傾斜するトラップ片13A,13Bの高圧側壁面13c,13cによって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗できるため、大気側への漏出を抑制することができる。さらに、トラップ片13Aの高圧側壁面13cは、上述したように、被密封液体Fを直接レイリーステップ9Aに誘導することができるため、液体誘導溝部15内からレイリーステップ9A内への被密封液体Fの引き込み効率を、遠心力を利用して高めることができる。 Further, as shown in FIG. 6, since the mechanical seal of this embodiment is of the outside type, the centrifugal force generated by the rotation of the rotary seal ring 20 acts on the liquid F to be sealed, as indicated by arrow C, so that the liquid F to be sealed in the liquid guiding groove portion 15 is urged in the direction of leakage toward the atmosphere side, which is the outer diameter side. However, since the liquid to be sealed F is a liquid and has a higher viscosity than gas, the trap section 13 can resist the centrifugal force acting on the liquid to be sealed F by the high-pressure side walls 13c, 13c of the trap pieces 13A, 13B, which are inclined toward the outer diameter side, which is the direction in which the liquid to be sealed F leaks, toward the wall surfaces 15b, 15c from the center in the circumferential direction of the liquid guide groove 15. Therefore, leakage to the atmosphere can be suppressed. Furthermore, since the high-pressure side wall surface 13c of the trap piece 13A can guide the sealed liquid F directly to the Rayleigh step 9A as described above, the efficiency of drawing the sealed liquid F from the liquid guide groove 15 into the Rayleigh step 9A can be enhanced using centrifugal force.

また、トラップ部13では、トラップ片13A,13Bの間の幅が狭められていることから、トラップ片13A,13Bの間に存在する被密封液体Fに作用する表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっている。これにより、図6内の網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部13の内径側に保持する保持能力が高められている。 In the trap section 13, since the width between the trap pieces 13A and 13B is narrowed, the centrifugal force acting on the liquid F between the trap pieces 13A and 13B is resisted by the surface tension acting on the liquid F between the trap pieces 13A and 13B. As a result, as indicated by the halftone dots in FIG. 6, the ability to retain the sealed liquid F on the inner diameter side of the trap portion 13 is enhanced.

以上のように、静止密封環10と回転密封環20との相対回転時において、レイリーステップ9Aには、液体誘導溝部15を介して大気側にある低圧側流体Aを引き込んで動圧が発生している。液体誘導溝部15は溝の深さが深く容積が大きいので、摺動面11の大気側まで供給された多くの量の被密封液体Fを回収してレイリーステップ9Aに戻すことができ、摺動面11の低圧側まで延びる広い面積を利用して潤滑性を向上させることができる。また、液体誘導溝部15にトラップ部13が設けられているため、静止密封環10の相対回転により被密封液体Fに生じる遠心力に抗して液体誘導溝部15内に被密封液体Fを保持することで、外径側に位置する大気側への被密封液体Fの漏出を抑制することができる。 As described above, during relative rotation between the stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20, the Rayleigh step 9A draws the low-pressure side fluid A on the atmosphere side through the liquid guide groove 15 to generate dynamic pressure. Since the liquid guiding groove portion 15 has a large groove depth and a large volume, a large amount of the sealed liquid F supplied to the atmosphere side of the sliding surface 11 can be recovered and returned to the Rayleigh step 9A, and the large area extending to the low pressure side of the sliding surface 11 can be utilized to improve lubricity. Further, since the trap portion 13 is provided in the liquid guiding groove portion 15, the sealed liquid F is held in the liquid guiding groove portion 15 against the centrifugal force generated in the sealed liquid F due to the relative rotation of the stationary seal ring 10, thereby suppressing the leakage of the sealed liquid F to the atmosphere side located on the outer diameter side.

また、多くの量の被密封液体Fが液体誘導溝部15に保持されるため、レイリーステップ9A内に引き込まれる被密封液体Fの量を十分に確保できるとともに、液体誘導溝部15に保持される被密封液体Fの量が短い時間において増減しても、レイリーステップ9A内に引き込まれる被密封液体Fの量を略一定とすることができ、摺動面11,21が貧潤滑となることを回避できる。また、液体誘導溝部15が低圧側に連通しているので、摺動面11,21間の被密封液体Fの圧力に比べ液体誘導溝部15内の圧力は低くなっており、液体誘導溝部15近傍の被密封液体Fは液体誘導溝部15内に引き込まれやすくなっている。 Further, since a large amount of the sealed liquid F is held in the liquid guiding groove portion 15, a sufficient amount of the sealed liquid F drawn into the Rayleigh step 9A can be ensured, and even if the amount of the sealed liquid F held in the liquid guiding groove portion 15 increases or decreases in a short period of time, the amount of the sealed liquid F drawn into the Rayleigh step 9A can be kept substantially constant, and poor lubrication of the sliding surfaces 11 and 21 can be avoided. Further, since the liquid guide groove portion 15 communicates with the low pressure side, the pressure in the liquid guide groove portion 15 is lower than the pressure of the sealed liquid F between the sliding surfaces 11 and 21, and the sealed liquid F in the vicinity of the liquid guide groove portion 15 is easily drawn into the liquid guide groove portion 15.

また、液体誘導溝部15は、径方向に延びている。具体的には、液体誘導溝部15は、静止密封環10の中心軸と直交する方向に延びており、その外径側端部からレイリーステップ9Aが交差するように周方向に配置されているため、レイリーステップ9A内で生じる被密封液体Fの流れの慣性や、動圧の影響を受けにくくなっている。このことから、静止密封環10の内側面に付着した被密封液体Fや低圧側流体Aが液体誘導溝部15の内径側から直接レイリーステップ9Aに吸い込まれ難くなっている。また、動圧の影響を直接的に受けずに、被密封液体Fを液体誘導溝部15に保持できる。 Further, the liquid guiding groove portion 15 extends in the radial direction. Specifically, the liquid guiding groove portion 15 extends in a direction orthogonal to the central axis of the stationary seal ring 10, and is arranged in the circumferential direction so as to intersect the Rayleigh step 9A from the outer diameter side end of the groove portion 15, so that it is less susceptible to the inertia of the flow of the sealed liquid F generated in the Rayleigh step 9A and the dynamic pressure. As a result, the sealed liquid F and the low-pressure side fluid A adhering to the inner surface of the stationary seal ring 10 are less likely to be directly sucked into the Rayleigh step 9A from the inner diameter side of the liquid guiding groove portion 15. As shown in FIG. Further, the sealed liquid F can be held in the liquid guide groove portion 15 without being directly affected by the dynamic pressure.

また、トラップ片13A,13Bは、回転密封環20の摺動面21と対向する端面から液体誘導溝部15の底面15dまで軸方向に亘って連続しており、軸方向に作用する外力に対する剛性が高められている。加えて、トラップ片13A,13Bは、それぞれ液体誘導溝部15の下流側壁面15b,上流側壁面15cに連続していることから、周方向に対する剛性も高められている。すなわち、液体誘導溝部15の下流側壁面15b、上流側壁面15c、底面15dからトラップ片13A,13Bを延設することで、剛性の高いトラップ部13を容易に構成することができる。 The trap pieces 13A and 13B are axially continuous from the end surface facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 to the bottom surface 15d of the liquid guiding groove portion 15, thereby increasing the rigidity against external forces acting in the axial direction. In addition, since the trap pieces 13A and 13B are continuous with the downstream side wall surface 15b and the upstream side wall surface 15c of the liquid guiding groove portion 15, respectively, the rigidity in the circumferential direction is also enhanced. That is, by extending the trap pieces 13A and 13B from the downstream side wall surface 15b, the upstream side wall surface 15c, and the bottom surface 15d of the liquid guiding groove portion 15, the trap portion 13 with high rigidity can be easily configured.

また、トラップ部13は、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとの交差箇所に配置されていることから、液体誘導溝部15からレイリーステップ9Aへ移動する被密封液体Fを保持して、確実に動圧を発生させることができる。 Further, since the trap portion 13 is arranged at the intersection of the liquid guide groove portion 15 and the Rayleigh step 9A, it can hold the sealed liquid F moving from the liquid guide groove portion 15 to the Rayleigh step 9A and reliably generate dynamic pressure.

また、トラップ部13は、摺動面11を構成する基材と一体に成形されていることから、トラップ部13の成形加工を容易に行うことができる。 Further, since the trap portion 13 is formed integrally with the base material forming the sliding surface 11, the trap portion 13 can be easily formed.

また、液体誘導溝部15の周方向の幅を短くして静止密封環10の周方向に多く配置できるので設計自由度が高い。尚、液体誘導溝部15は、静止密封環10の中心軸と直交する方向に限られず、静止密封環10の中心軸と直交する位置から傾いていてもよいが、45度未満の傾きであることが好ましい。さらに、液体誘導溝部15の形状は円弧状など自由に変更できる。 In addition, since the width of the liquid guide groove portion 15 in the circumferential direction can be shortened and more can be arranged in the circumferential direction of the stationary seal ring 10, the degree of freedom in design is high. The liquid guiding groove portion 15 is not limited to the direction perpendicular to the central axis of the stationary seal ring 10, and may be inclined from the position perpendicular to the central axis of the stationary seal ring 10, but the inclination is preferably less than 45 degrees. Furthermore, the shape of the liquid guiding groove portion 15 can be freely changed such as an arc shape.

また、レイリーステップ9Aと液体誘導溝部15との連通部分には、液体誘導溝部15における下流側の側面とレイリーステップ9Aの底面とにより段差18が形成されているので、動圧の影響を直接的に受けずに被密封液体Fを液体誘導溝部15に保持できる。 Further, in the communicating portion between the Rayleigh step 9A and the liquid guiding groove portion 15, a step 18 is formed by the downstream side surface of the liquid guiding groove portion 15 and the bottom surface of the Rayleigh step 9A, so that the sealed liquid F can be held in the liquid guiding groove portion 15 without being directly affected by the dynamic pressure.

また、レイリーステップ9Aは、径方向の全幅に亘って液体誘導溝部15に連通しているため、レイリーステップ9Aの液体誘導溝部15への開口領域を確保でき、液体誘導溝部15に保持された被密封液体Fを効率的に吸い上げることができる。 Further, since the Rayleigh step 9A communicates with the liquid guiding groove portion 15 over the entire width in the radial direction, the opening area of the Rayleigh step 9A to the liquid guiding groove portion 15 can be secured, and the sealed liquid F held in the liquid guiding groove portion 15 can be efficiently sucked up.

また、静止密封環10に動圧発生機構14が設けられているため、静止密封環10及び回転密封環20の相対回転時に、液体誘導溝部15内を大気圧に近い状態に保ちやすい。 Further, since the static seal ring 10 is provided with the dynamic pressure generating mechanism 14, the inside of the liquid guide groove portion 15 can be easily kept close to the atmospheric pressure when the static seal ring 10 and the rotary seal ring 20 rotate relative to each other.

尚、本実施例1では、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとが摺動面11を直交する方向から見て逆L字形状を成している形態を例示したが、例えば、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとが交差することなく滑らかに、例えば直線状、円弧状を成すように連通していてもよい。 In the first embodiment, the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A form an inverted L shape when viewed from the direction perpendicular to the sliding surface 11. However, for example, the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A may communicate smoothly without intersecting each other, such as in a straight line or an arc shape.

また、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとの連通部分に段差18が設けられていなくてもよく、例えば、液体誘導溝部15とレイリーステップ9Aとが傾斜面で連通していてもよい。この場合、例えば、5μm以下の深さ寸法を有する部分が浅溝部としてのレイリーステップ9Aとなり、5μmよりも深い部分を深溝部としての液体誘導溝部15とすることができる。 Further, the step 18 may not be provided in the communicating portion between the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A. For example, the liquid guiding groove portion 15 and the Rayleigh step 9A may communicate with each other through an inclined surface. In this case, for example, the portion having a depth dimension of 5 μm or less can be the Rayleigh step 9A as the shallow groove portion, and the portion deeper than 5 μm can be the liquid guiding groove portion 15 as the deep groove portion.

また、浅溝部は、静止密封環と同心状に周方向に延びる形態に限られず、例えば、下流側端部が高圧側に向くように円弧状に形成されていてもよい。また、浅溝部は、深溝部から直線状に延設されるようになっていてもよいし、蛇行して延設されていてもよい。 Further, the shallow groove portion is not limited to extending in the circumferential direction concentrically with the stationary seal ring. Further, the shallow groove portion may extend linearly from the deep groove portion, or may extend in a meandering manner.

また、トラップ部13は、動圧発生溝であるレイリーステップ9A側に配置されたトラップ片13Aのみで構成されていてもよく、トラップ片13Aの寸法が適宜変更されてもよく、レイリーステップ9Aの低圧側壁面9cに対して径方向に離間して配置されている態様であってもよい。同様にトラップ部13は、レイリーステップ9Aに対向する側に配置されたトラップ片13Bのみで構成されていてもよい。 Further, the trap portion 13 may be composed only of the trap piece 13A arranged on the side of the Rayleigh step 9A, which is the dynamic pressure generating groove, the dimensions of the trap piece 13A may be changed as appropriate, and the trap portion 13 may be arranged radially away from the low-pressure side wall surface 9c of the Rayleigh step 9A. Similarly, the trap portion 13 may be composed only of the trap piece 13B arranged on the side facing the Rayleigh step 9A.

また、トラップ片13Aは、ランド12と同一平面を成している形態を例示したが、例えば、ランド12よりも軸方向に凹んでいてもよい。また、トラップ片13Aは、液体誘導溝部15の底面15dまで軸方向に亘って連続している形態を例示したが、例えば、トラップ片13Aの下端部が液体誘導溝部15の底面15dと離間していてもよく、トラップ片13Aの軸方向の一部が途中で分断していてもよい。すなわち、トラップ片13Aは、遠心力により被密封液体Fが液体誘導溝部15内から大気側への漏出することを抑制可能であればよく、その形状は適宜変更されてもよい。 Moreover, although the trap piece 13A has exemplified the form in which it is flush with the land 12, it may be recessed from the land 12 in the axial direction, for example. In addition, the trap piece 13A is exemplified as continuing in the axial direction to the bottom surface 15d of the liquid guiding groove portion 15, but for example, the lower end portion of the trap piece 13A may be separated from the bottom surface 15d of the liquid guiding groove portion 15, or a part of the trap piece 13A in the axial direction may be divided in the middle. That is, the trap piece 13A only needs to be capable of suppressing the leakage of the sealed liquid F from the liquid guide groove 15 to the atmosphere due to the centrifugal force, and the shape thereof may be changed as appropriate.

また、トラップ片13Aは、摺動面11を構成する基材と一体に成形されている態様として説明したが、これに限らず、摺動面11を構成する基材とは別体に形成されたトラップ片が液体誘導溝部15の内面に固定されていてもよい。 Further, the trap piece 13A has been described as being formed integrally with the base material forming the sliding surface 11, but this is not limiting, and a trap piece formed separately from the base material forming the sliding surface 11 may be fixed to the inner surface of the liquid guide groove 15.

次に、実施例2に係る摺動部品につき、図7,図8を参照して説明する。尚、前記実施例1と同一構成で重複する構成の説明を省略する。 Next, a sliding component according to Example 2 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. It should be noted that the description of the configuration that is the same as that of the first embodiment and overlaps will be omitted.

図7,図8に示されるように、静止密封環101に設けられる動圧発生機構141は、液体誘導溝部15と、レイリーステップ9Aと、液体誘導溝部15の内径側端部から上流側に向けて静止密封環101と同心状に周方向に延びる浅溝部としての逆レイリーステップ9Bと、トラップ部13と、を備えている。すなわち、動圧発生機構141は、摺動面11を直交する方向から見てT字形状を成している。また、逆レイリーステップ9Bは、レイリーステップ9Aと同じ5μmの深さ寸法で形成されている。 As shown in FIGS. 7 and 8, the dynamic pressure generating mechanism 141 provided in the stationary seal ring 101 includes the liquid guide groove portion 15, a Rayleigh step 9A, a reverse Rayleigh step 9B as a shallow groove portion extending circumferentially from the inner diameter side end of the liquid guide groove portion 15 toward the upstream side concentrically with the stationary seal ring 101, and the trap portion 13. That is, the dynamic pressure generating mechanism 141 has a T shape when viewed from a direction perpendicular to the sliding surface 11 . The reverse Rayleigh step 9B is formed with the same depth dimension of 5 μm as the Rayleigh step 9A.

トラップ片13Bは、逆レイリーステップ9Bの周方向に延びる低圧側壁面9cよりも外径側に位置する液体誘導溝部15の上流側壁面15cから当該液体誘導溝部15の周方向の中央側に向かって内径側に延びる低圧側壁面13aと、逆レイリーステップ9Bの低圧側壁面9cと連続して液体誘導溝部15の上流側壁面15cから液体誘導溝部15の周方向の中央側に向かって内径側に延びる高圧側壁面13cと、が形成されている。 The trap piece 13B has a low pressure side wall surface 13a extending radially inward from the upstream side wall surface 15c of the liquid guiding groove portion 15 positioned radially outward of the low pressure side wall surface 9c extending in the circumferential direction of the reverse Rayleigh step 9B toward the center of the liquid guiding groove portion 15. A side wall surface 13c is formed.

図7の実線矢印で示す紙面反時計回りに回転密封環20が回転する場合には、低圧側流体Aが矢印L1,L2,L3の順に移動してレイリーステップ9A内に動圧が発生する。また、図7の点線矢印で示す紙面時計回りに回転密封環20が回転する場合には、低圧側流体Aが矢印L1,L2’,L3’の順に移動して逆レイリーステップ9B内に動圧が発生する。すなわち、図7の紙面時計回りに回転密封環20が回転する場合には、逆レイリーステップ9Bがレイリーステップとして機能し、レイリーステップ9Aが逆レイリーステップとして機能する。 When the rotary seal ring 20 rotates counterclockwise on the page indicated by the solid arrow in FIG. 7, the low-pressure side fluid A moves in the order of arrows L1, L2, and L3 to generate dynamic pressure in the Rayleigh step 9A. When the rotary seal ring 20 rotates clockwise as indicated by the dotted arrow in FIG. 7, the low-pressure side fluid A moves in the order of arrows L1, L2', and L3' to generate dynamic pressure in the reverse Rayleigh step 9B. That is, when the rotary seal ring 20 rotates clockwise in FIG. 7, the reverse Rayleigh step 9B functions as a Rayleigh step, and the Rayleigh step 9A functions as a reverse Rayleigh step.

このように、液体誘導溝部15から周方向両側にレイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bが延設されており、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bのいずれか一方を動圧発生用の浅溝部として利用できるため、静止密封環101と回転密封環20との相対回転方向に関わらず使用できる。 In this way, the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B extend from the liquid guide groove portion 15 on both sides in the circumferential direction, and either one of the Rayleigh step 9A or the reverse Rayleigh step 9B can be used as a shallow groove portion for generating dynamic pressure, so that the stationary seal ring 101 and the rotary seal ring 20 can be used regardless of the relative rotation direction.

また、動圧発生機構141におけるレイリーステップ9Aは、隣接する動圧発生機構141’の逆レイリーステップ9Bと周方向に隣接している。これによれば、動圧発生機構141におけるレイリーステップ9Aの壁部9a近傍からその周部に流出し、内径側に移動しようとする被密封液体Fが隣接する動圧発生機構141’における逆レイリーステップ9Bから吸い込まれるため、被密封液体Fの低圧側への漏れを低減できる。 Also, the Rayleigh step 9A in the dynamic pressure generating mechanism 141 is circumferentially adjacent to the opposite Rayleigh step 9B of the adjacent dynamic pressure generating mechanism 141'. According to this, since the sealed liquid F flowing out from the vicinity of the wall portion 9a of the Rayleigh step 9A in the dynamic pressure generating mechanism 141 to the peripheral part thereof and about to move to the inner diameter side is sucked from the reverse Rayleigh step 9B in the adjacent dynamic pressure generating mechanism 141', leakage of the sealed liquid F to the low pressure side can be reduced.

また、トラップ部13は、図8の実線矢印で示す紙面反時計回りに回転密封環20が回転する場合には、前記実施例1と同様に、外径側に位置する大気側への被密封液体Fの漏出を抑制することができる。また、図8の点線矢印で示す紙面時計回りに回転密封環20が回転する場合には、トラップ部13が大気側から被密封液体F側への被密封液体Fの移動を妨げることがなく、矢印H7で示すように、低圧側壁面9cと連続しているトラップ片13Bの高圧側壁面13cにより逆レイリーステップ9Bへの被密封液体Fの引き込み効率が良く、トラップ片13A,13Bの間の幅が狭められていることから、トラップ片13A,13Bの間に存在する被密封液体Fに表面張力が発生し、この表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっており、網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部13の内径側に保持する保持能力が高められている。すなわち、周方向の両方に回転する静止密封環101に対応して被密封液体Fの保持機能を発揮させることができる。 In addition, when the rotary seal ring 20 rotates counterclockwise on the paper surface indicated by the solid arrow in FIG. 8, the trap section 13 can suppress leakage of the sealed liquid F to the atmosphere side located on the outer diameter side, as in the first embodiment. When the rotating seal ring 20 rotates clockwise as indicated by the dotted arrow in FIG. 8, the trap section 13 does not hinder the movement of the sealed liquid F from the atmosphere side to the sealed liquid F side. Surface tension is generated in the liquid to be sealed F existing between the trap pieces 13A and 13B, and the surface tension counteracts the centrifugal force acting on the liquid to be sealed F. As shown by the halftone dots, the holding capacity of the liquid to be sealed F on the inner diameter side of the trap section 13 is enhanced. That is, the function of retaining the liquid to be sealed F can be exhibited corresponding to the stationary seal ring 101 that rotates in both circumferential directions.

尚、本実施例2では、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bが同一の深さ寸法である場合を例示したが、異なる深さ寸法に形成されていてもよい。また、両者は周方向長さ、径方向幅についても同じであっても異なっていてもよい。 Although the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B have the same depth dimension in the second embodiment, they may have different depth dimensions. In addition, both may have the same or different circumferential length and radial width.

また、動圧発生機構141におけるレイリーステップ9Aと隣接する動圧発生機構141’の逆レイリーステップ9Bとを周方向に長い距離離間させ、摺動面11,21間を離間させる圧力をより高めるようにしてもよい。 Alternatively, the Rayleigh step 9A of the dynamic pressure generating mechanism 141 and the reverse Rayleigh step 9B of the adjacent dynamic pressure generating mechanism 141' may be separated by a long distance in the circumferential direction to further increase the pressure separating the sliding surfaces 11 and 21.

次に、実施例3に係る摺動部品につき、図9を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。 Next, a sliding component according to Example 3 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted.

図9に示されるように、静止密封環102には、動圧発生機構141と、特定動圧発生機構16と、が複数形成されている。特定動圧発生機構16は、高圧側に連通する液体誘導溝部161と、液体誘導溝部161の外径側端部から下流側に向けて静止密封環102と同心状に周方向に延びるレイリーステップ17Aと、液体誘導溝部161の外径側端部から上流側に向けて静止密封環102と同心状に周方向に延びる逆レイリーステップ17Bと、を備えている。液体誘導溝部161と液体誘導溝部15とは、周方向に対応する位置に形成されている。また、液体誘導溝部161は、特定動圧発生機構16の深溝部として機能しており、レイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bは、特定動圧発生機構16の浅溝部として機能している。 As shown in FIG. 9 , the static seal ring 102 is provided with a plurality of dynamic pressure generating mechanisms 141 and a plurality of specific dynamic pressure generating mechanisms 16 . The specific dynamic pressure generating mechanism 16 includes a liquid guide groove portion 161 that communicates with the high pressure side, a Rayleigh step 17A that extends in the circumferential direction from the outer diameter side end of the liquid guide groove portion 161 toward the downstream side concentrically with the stationary seal ring 102, and a reverse Rayleigh step 17B that extends in the circumferential direction concentrically with the stationary seal ring 102 from the outer diameter side end portion of the liquid guide groove portion 161 toward the upstream side. The liquid guide groove portion 161 and the liquid guide groove portion 15 are formed at corresponding positions in the circumferential direction. The liquid guiding groove portion 161 functions as a deep groove portion of the specific dynamic pressure generating mechanism 16 , and the Rayleigh step 17 A and the reverse Rayleigh step 17 B function as shallow groove portions of the specific dynamic pressure generating mechanism 16 .

動圧発生機構141のレイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bは、特定動圧発生機構16のレイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bよりも周方向に長く形成されている。また、レイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bの深さ寸法は、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bと同じ5μmに形成されている。また、レイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bの径方向の幅は、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bの径方向の幅よりも小幅に形成されている。すなわち、動圧発生機構141の容積は、特定動圧発生機構16の容積よりも大きくなっている。 The Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B of the dynamic pressure generating mechanism 141 are formed longer in the circumferential direction than the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B of the specific dynamic pressure generating mechanism 16 . The depth dimension of the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B is 5 μm, which is the same as that of the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B. Further, the radial width of the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B is smaller than the radial width of the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B. That is, the volume of the dynamic pressure generating mechanism 141 is larger than the volume of the specific dynamic pressure generating mechanism 16 .

図9の実線矢印で示す紙面反時計回りに回転密封環20が回転する場合には、被密封液体Fが矢印L11,L12,L13の順に移動してレイリーステップ17A内に動圧が発生する。また、図9の点線矢印で示す紙面時計回りに回転密封環20が回転する場合には、被密封液体Fが矢印L11,L12’,L13’の順に移動して逆レイリーステップ17B内に動圧が発生する。このよに、静止密封環102と回転密封環20との相対回転方向に関わらず特定動圧発生機構16内に動圧を発生させることができる。 When the rotary seal ring 20 rotates counterclockwise on the page indicated by the solid arrow in FIG. 9, the sealed liquid F moves in the order of arrows L11, L12, and L13 to generate dynamic pressure in the Rayleigh step 17A. When the rotary seal ring 20 rotates clockwise as indicated by the dotted arrow in FIG. 9, the liquid to be sealed F moves in the order of arrows L11, L12', and L13' to generate dynamic pressure in the reverse Rayleigh step 17B. In this way, dynamic pressure can be generated in the specific dynamic pressure generating mechanism 16 regardless of the relative rotational direction between the stationary seal ring 102 and the rotary seal ring 20 .

また、特定動圧発生機構16で発生する動圧により摺動面11,21間を離間させて適当な液膜を生成しつつ、摺動面11から低圧側に漏れようとする被密封液体Fを動圧発生機構141によって回収できる。 Further, the dynamic pressure generated by the specific dynamic pressure generating mechanism 16 separates the sliding surfaces 11 and 21 to form an appropriate liquid film, and the dynamic pressure generating mechanism 141 recovers the sealed liquid F that is about to leak from the sliding surface 11 to the low pressure side.

また、動圧発生機構141の容積が特定動圧発生機構16の容積よりも大きいので、動圧発生機構141のレイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bの吸い込み力を大きくして、低圧側の動圧発生機構141と高圧側の特定動圧発生機構16との動圧のバランスを調整できる。 Further, since the volume of the dynamic pressure generating mechanism 141 is larger than the volume of the specific dynamic pressure generating mechanism 16, the suction force of the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B of the dynamic pressure generating mechanism 141 can be increased to adjust the dynamic pressure balance between the dynamic pressure generating mechanism 141 on the low pressure side and the specific dynamic pressure generating mechanism 16 on the high pressure side.

また、動圧発生機構141の終端である壁部9aと、特定動圧発生機構16の終端である壁部17aとが周方向にずれているため、摺動面11,21の周方向に圧力を分散できバランスがよい。 Further, since the wall portion 9a, which is the terminal end of the dynamic pressure generating mechanism 141, and the wall portion 17a, which is the terminal end of the specific dynamic pressure generating mechanism 16, are displaced in the circumferential direction, the pressure can be distributed in the circumferential direction of the sliding surfaces 11 and 21 and the balance is good.

尚、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bの周方向の長さは、レイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bと同一、またはレイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bよりも短く形成されていてもよい。また、レイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bは、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bと異なる深さ寸法に形成されていてもよい。また、レイリーステップ17A及び逆レイリーステップ17Bの径方向の幅は、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bの径方向の幅よりも大幅に形成されていてもよい。好ましくは、動圧発生機構141の容積が特定動圧発生機構16の容積よりも大きくなっていればよい。 The circumferential length of the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B may be the same as the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B, or may be shorter than the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B. Moreover, the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B may be formed with a depth dimension different from that of the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B. Also, the radial width of the Rayleigh step 17A and the reverse Rayleigh step 17B may be formed to be greater than the radial width of the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B. Preferably, the volume of the dynamic pressure generating mechanism 141 should be larger than the volume of the specific dynamic pressure generating mechanism 16 .

また、摺動面11は、摺動面11の外径側端縁から動圧発生機構141のレイリーステップ9Aの外径側端縁までの径方向の寸法と、動圧発生機構141のレイリーステップ9Aの内径側端縁から特定動圧発生機構16のレイリーステップ17Aの外径側端縁までの径方向の寸法と、特定動圧発生機構16のレイリーステップ17Aの内径側端縁から摺動面11の内径側端縁までの径方向の寸法と、を適宜変更してもよく、これにより、回転密封環20の回転速度や被密封液体Fの圧力に応じて、摺動面11,21間から大気側に漏出する被密封液体Fの量と動圧発生機構に回収される被密封液体Fの量とを、より好適にバランスさせることができる。すなわち、被密封液体Fの大気側への漏出を抑制することができる。 The sliding surface 11 has a radial dimension from the outer edge of the sliding surface 11 to the outer edge of the Rayleigh step 9A of the dynamic pressure generating mechanism 141, a radial dimension from the inner edge of the Rayleigh step 9A of the dynamic pressure generating mechanism 141 to the outer edge of the Rayleigh step 17A of the specific dynamic pressure generating mechanism 16, and an inner diameter edge of the sliding surface 11 from the inner diameter edge of the Rayleigh step 17A of the specific dynamic pressure generating mechanism 16. may be changed as appropriate, whereby the amount of the sealed liquid F leaking from between the sliding surfaces 11 and 21 to the atmosphere side and the amount of the sealed liquid F recovered by the dynamic pressure generating mechanism can be more suitably balanced according to the rotational speed of the rotary seal ring 20 and the pressure of the sealed liquid F. That is, leakage of the sealed liquid F to the atmosphere side can be suppressed.

次に、実施例4に係る静止密封環につき、図10を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構142の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 4 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 142 will be described here.

動圧発生機構142は、液体誘導溝部151と、液体誘導溝部151の径方向中央から周方向下流側(図示左側)に延びるレイリーステップ91Aと、このレイリーステップ91Aよりも内径側である液体誘導溝部151の径方向内径側端部から周方向上流側(図示右側)に延びる逆レイリーステップ91Bと、トラップ部131と、を備えている。トラップ部131は、径方向に互い違いに配置されたトラップ片131A,131Bによって構成されている。 The dynamic pressure generating mechanism 142 includes a liquid guiding groove portion 151, a Rayleigh step 91A extending circumferentially downstream (left side in the drawing) from the radial center of the liquid guiding groove portion 151, a reverse Rayleigh step 91B extending circumferentially upstream (right side in the drawing) from the radially inner diameter side end of the liquid guiding groove portion 151, which is radially inner than the Rayleigh step 91A, and a trap portion 131. The trap portion 131 is composed of trap pieces 131A and 131B arranged alternately in the radial direction.

これにより、回転密封環20が反時計回りに回転した際に、トラップ部131では、液体誘導溝部151内の被密封液体Fに対し大気側に向かって遠心力が作用し、トラップ片131Bよりも内径側の被密封液体Fが内径側壁部131cにより下流側に誘導され、トラップ片131Aの内径側壁部131cによりさらに下流側のレイリーステップ91Aに誘導されるため、トラップ部131よりも大気側へ移動し難くなっている。言い換えれば、トラップ部131は、被密封液体Fを径方向に向かって直線状に移動させ難くしているため、液体誘導溝部151内における被密封液体Fの保持機能を高めることができる。 As a result, when the rotary seal ring 20 rotates counterclockwise, in the trap portion 131, a centrifugal force acts on the sealed liquid F in the liquid guide groove portion 151 toward the atmosphere side. are In other words, since the trap portion 131 makes it difficult for the sealed liquid F to move radially in a straight line, the function of retaining the sealed liquid F in the liquid guiding groove portion 151 can be enhanced.

また、トラップ部131では、トラップ片131A,131Bの間の幅が狭められていることから、トラップ片131A,131Bの間に存在する被密封液体Fに表面張力が発生し、この表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっており、網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部131の内径側に保持する保持能力が高められている。 Further, in the trap portion 131, since the width between the trap pieces 131A and 131B is narrowed, surface tension is generated in the liquid to be sealed F existing between the trap pieces 131A and 131B, and the surface tension counteracts the centrifugal force acting on the liquid to be sealed F. As shown by the halftone dot portion, the ability to hold the liquid to be sealed F on the inner diameter side of the trap portion 131 is enhanced.

次に、実施例5に係る静止密封環につき、図11を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構143の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 5 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 143 will be described here.

動圧発生機構143は、レイリーステップ9Aと、逆レイリーステップ9Bと、液体誘導溝部152と、トラップ部132と、を備えている。トラップ部132は、液体誘導溝部152の開口部152a近傍からレイリーステップ9Aと交差する内径側端部近傍に亘って所定間隔置きに配置された複数のトラップ片132Aと、液体誘導溝部152の径方向に延びる仮想の中心線を基準にトラップ片132Aと線対称に配置された複数のトラップ片132Bと、液体誘導溝部152の周方向中央部にて隣り合う四方のトラップ片132A,132A,132B,132Bに囲まれた箇所に配置された複数のトラップ片132Cと、から構成されている。 The dynamic pressure generating mechanism 143 includes a Rayleigh step 9A, a reverse Rayleigh step 9B, a liquid guiding groove portion 152, and a trap portion 132. The trap portion 132 includes a plurality of trap pieces 132A arranged at predetermined intervals from the vicinity of the opening 152a of the liquid guide groove portion 152 to the vicinity of the inner diameter side end portion intersecting with the Rayleigh step 9A, a plurality of trap pieces 132B arranged line-symmetrically with respect to the trap piece 132A with reference to an imaginary center line extending in the radial direction of the liquid guide groove portion 152, and four trap pieces 13 adjacent to each other at the circumferential center portion of the liquid guide groove portion 152. 2A, 132A, 132B, and a plurality of trap pieces 132C arranged in a portion surrounded by 132B.

トラップ片132Aは、液体誘導溝部152の下流側から当該液体誘導溝部152の周方向の中央側に向かって外径側に延びている。また、トラップ片132Aは、液体誘導溝部152の下流側から上流側に向かって外径側に延びる低圧側壁面132aと、低圧側壁面132aの上流側の端部に直交して当該端部から上流側に向かって内径側に延びる中央側壁面132bと、中央側壁面132bの内径側の端部に直交して当該端部から下流側に向かって内径側に延びる下流側壁面132cと、が形成されている。 The trap piece 132A extends radially outward from the downstream side of the liquid guide groove 152 toward the center of the liquid guide groove 152 in the circumferential direction. Further, the trap piece 132A is formed with a low-pressure side wall surface 132a extending radially outward from the downstream side of the liquid guide groove 152 toward the upstream side, a central side wall surface 132b perpendicular to the upstream end of the low-pressure side wall surface 132a and extending radially inward from the upstream end, and a downstream side wall surface 132c perpendicular to the radially inner end of the central side wall 132b and extending radially inward from the downstream end.

トラップ片132Cは、液体誘導溝部152の径方向に延びる仮想の中心線を基準に線対称に形成されており、液体誘導溝部152の周方向の中央部から下流の内径側及び上流の内径側へ延びている。また、トラップ片132Cは、液体誘導溝部152の周方向の中央部から下流の内径側及び上流の内径側に延びる低圧側壁面132d,132dと、低圧側壁面132d,132dの下流側の端部及び上流側の端部に直交して当該端部から上流側または下流側に向かって内径側に延びる中央側壁面132e,132eと、中央側壁面132e,132eの内径側の端部に直交して当該端部から上流側または下流側に向かって外径側に延びる内径側壁部132f,132fと、が形成されている。トラップ片132Cは、回転密封環20の摺動面21と対向する端面がランド12と同一平面を成すとともに、液体誘導溝部152の底面152dまで軸方向に亘って連続している。 The trap piece 132C is formed axisymmetrically with respect to an imaginary center line extending in the radial direction of the liquid guide groove 152, and extends from the circumferential central portion of the liquid guide groove 152 to the downstream inner diameter side and the upstream inner diameter side. The trap piece 132C includes low-pressure side wall surfaces 132d and 132d extending from the circumferential center of the liquid guide groove 152 to the downstream and upstream inner diameter sides, central side wall surfaces 132e and 132e extending radially inwardly from the ends of the low-pressure side walls 132d and 132d toward the upstream side or downstream side perpendicular to the upstream side, and radially inner side surfaces of the central side wall surfaces 132e and 132e. Inner side wall portions 132f, 132f are formed that are perpendicular to the end portion and extend radially outward from the end portion toward the upstream side or the downstream side. The trap piece 132</b>C has an end surface facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 flush with the land 12 and continues to the bottom surface 152 d of the liquid guide groove 152 in the axial direction.

また、トラップ片132Cの下流側端部は、隣り合うトラップ片132Aの上流側端部と周方向に重なって互い違いとなるように配置されており、トラップ片132Cの上流側端部は、隣り合うトラップ片132Bの下流側端部と周方向に重なって互い違いとなるように配置されている。 The downstream ends of the trap pieces 132C overlap and alternate with the upstream ends of the adjacent trap pieces 132A in the circumferential direction, and the upstream ends of the trap pieces 132C overlap and alternate with the downstream ends of the adjacent trap pieces 132B in the circumferential direction.

これにより、トラップ部132は、被密封液体Fの流入方向に向かって内径側に傾斜するトラップ片132A,132Bの中央側壁面132b,132b、トラップ片132Cの低圧側壁面132d,132d及び中央側壁面132e,132eが被密封液体Fをレイリーステップ9A側へ誘導する誘導面として機能するため、トラップ部132によって流路が狭められていても、被密封液体Fの液体誘導溝部152内への進入を妨げ難くなっている。 As a result, in the trap portion 132, the central side wall surfaces 132b, 132b of the trap pieces 132A, 132B that are inclined radially inward toward the inflow direction of the sealed liquid F, the low-pressure side wall surfaces 132d, 132d, and the central side wall surfaces 132e, 132e of the trap piece 132C function as guide surfaces that guide the liquid F toward the Rayleigh step 9A. It is difficult to prevent entry into the liquid guiding groove portion 152 .

また、トラップ部132では、トラップ片132A,132B,132Cの間の幅が狭められていることから、トラップ片132A,132B,132Cの間に存在する被密封液体Fに表面張力が発生し、この表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっており、網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部132の内径側に保持する保持能力が高められている。 In addition, in the trap section 132, since the width between the trap pieces 132A, 132B, and 132C is narrowed, surface tension is generated in the liquid to be sealed F existing between the trap pieces 132A, 132B, and 132C, and the surface tension counteracts the centrifugal force acting on the liquid to be sealed F. As shown by the halftone dots, the ability to hold the liquid to be sealed F on the inner diameter side of the trap section 132 is enhanced.

また、トラップ片132Cは、内径側壁部132f,132fによって、液体誘導溝部152内から大気側に漏出しようとする被密封液体Fを捕集することができるため、好適に被密封液体Fの大気側への漏出を抑制することができる。 In addition, since the trap piece 132C can collect the sealed liquid F that is about to leak from the liquid guide groove 152 to the atmosphere side by the inner diameter side walls 132f, 132f, it is possible to suitably suppress the leakage of the sealed liquid F to the atmosphere side.

また、トラップ片132Cは、液体誘導溝部152の底面152dまで軸方向に亘って連続しており、軸方向に作用する外力に対する剛性が高められている。すなわち、液体誘導溝部152の底面152dからトラップ片132Cを延設することで、剛性の高いトラップ部132を容易に構成することができる。 Moreover, the trap piece 132C is continuous in the axial direction to the bottom surface 152d of the liquid guiding groove portion 152, and the rigidity against the external force acting in the axial direction is enhanced. That is, by extending the trap piece 132C from the bottom surface 152d of the liquid guide groove 152, the trap portion 132 with high rigidity can be easily configured.

次に、実施例6に係る静止密封環につき、図12を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構144の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 6 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 144 will be described here.

動圧発生機構144は、レイリーステップ9Aと、逆レイリーステップ9Bと、液体誘導溝部153と、トラップ部133と、を備えている。トラップ部133は、液体誘導溝部153の開口部153a近傍からレイリーステップ9Aと交差する内径側端部近傍に亘って所定間隔置きに配置された複数のトラップ片133Aと、液体誘導溝部153の径方向の仮想の中心線を基準にトラップ片133Aと線対称に配置された複数のトラップ片133Bと、液体誘導溝部153の周方向中央部にて隣り合う四方のトラップ片133A,133A,133B,133Bに囲まれた箇所に配置された複数のトラップ片133Cと、から構成されている。 The dynamic pressure generating mechanism 144 includes a Rayleigh step 9A, a reverse Rayleigh step 9B, a liquid guiding groove portion 153, and a trap portion 133. The trap portion 133 includes a plurality of trap pieces 133A arranged at predetermined intervals from the vicinity of the opening 153a of the liquid guide groove portion 153 to the vicinity of the inner diameter side end portion intersecting the Rayleigh step 9A, a plurality of trap pieces 133B arranged line-symmetrically with respect to the trap pieces 133A with respect to the imaginary radial center line of the liquid guide groove portion 153, and four trap pieces 133 adjacent to each other at the circumferential center of the liquid guide groove portion 153. A, 133A, 133B, and a plurality of trap pieces 133C arranged at locations surrounded by 133B.

トラップ片133Aは、液体誘導溝部153の下流側壁面153bに直交して当該液体誘導溝部153の径方向の中央部側に延びている。またトラップ片133Cは、トラップ片133A,133Bと平行に延びている。 The trap piece 133</b>A extends perpendicularly to the downstream side wall surface 153 b of the liquid guide groove 153 toward the radially central portion of the liquid guide groove 153 . The trap piece 133C extends parallel to the trap pieces 133A and 133B.

これにより、トラップ部133では、トラップ片133A,133B,133Cの間の幅が狭められていることから、トラップ片133A,133B,133Cの間に存在する被密封液体Fに表面張力が発生し、この表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっており、網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部133の内径側に保持する保持能力が高められている。 As a result, since the width between the trap pieces 133A, 133B, and 133C is narrowed in the trap portion 133, surface tension is generated in the sealed liquid F existing between the trap pieces 133A, 133B, and 133C, and the surface tension counteracts the centrifugal force acting on the sealed liquid F. As shown by the halftone dot portion, the ability to hold the sealed liquid F on the inner diameter side of the trap portion 133 is enhanced.

次に、実施例7に係る静止密封環につき、図13を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構145の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 7 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 145 will be described here.

動圧発生機構145は、レイリーステップ9Aと、逆レイリーステップ9Bと、液体誘導溝部154と、トラップ部134と、を備えている。トラップ部134は、液体誘導溝部154の開口部154aに配置されており、液体誘導溝部154の下流側壁面154bから当該液体誘導溝部154の周方向中央側に延びているトラップ片134Aと、液体誘導溝部154の径方向に延びる仮想の中心線を基準にトラップ片134Aと線対称に配置されたトラップ片134Bと、から構成されている。 The dynamic pressure generating mechanism 145 includes a Rayleigh step 9A, a reverse Rayleigh step 9B, a liquid guiding groove portion 154, and a trap portion . The trap portion 134 is arranged at the opening 154a of the liquid guiding groove portion 154, and is composed of a trap piece 134A extending from a downstream side wall surface 154b of the liquid guiding groove portion 154 toward the center of the liquid guiding groove portion 154 in the circumferential direction, and a trap piece 134B arranged line-symmetrically with respect to the trap piece 134A with respect to an imaginary center line extending in the radial direction of the liquid guiding groove portion 154.

これにより、トラップ部134では、トラップ片134A,134Bの間の幅が狭められていることから、トラップ片134A,134Bの間に存在する被密封液体Fに表面張力が発生し、この表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっており、網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部133の内径側に保持する保持能力が高められている。 As a result, since the width between the trap pieces 134A and 134B is narrowed in the trap portion 134, surface tension is generated in the liquid to be sealed F existing between the trap pieces 134A and 134B, and the surface tension counteracts the centrifugal force acting on the liquid to be sealed F. As shown by the halftone dots, the ability to hold the liquid to be sealed F on the inner diameter side of the trap portion 133 is enhanced.

また、トラップ部134は、液体誘導溝部154の開口部154aに配置されていることから、トラップ部134よりも内径側の液体誘導溝部154の容積を好適に確保することができる。すなわち、液体誘導溝部154内に保持される被密封液体Fの量を確保することができる。尚、トラップ部は、開口部を含めた液体誘導溝部の高圧側よりも低圧側に連通する開口部よりの箇所に配置されていることにより、液体誘導溝部内に保持される被密封液体Fの量を確保することができるものであるが、ここでいう開口部よりの箇所とは、開口部から、液体誘導溝部の径方向の寸法の3分の1以内に配置されていればよく、好ましくは、液体誘導溝部の径方向の寸法の4分の1以内に配置されていればよい。 Moreover, since the trap portion 134 is arranged in the opening portion 154 a of the liquid guide groove portion 154 , the volume of the liquid guide groove portion 154 on the inner diameter side of the trap portion 134 can be preferably secured. That is, the amount of the sealed liquid F held in the liquid guiding groove portion 154 can be ensured. The trap portion is arranged at a position near the opening, which communicates with the low pressure side rather than the high pressure side of the liquid guide groove including the opening, so that the amount of the sealed liquid F held in the liquid guide groove can be ensured. .

次に、実施例8に係る静止密封環につき、図14を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構146の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 8 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 146 will be described here.

動圧発生機構146は、レイリーステップ92Aと、逆レイリーステップ92Bと、レイリーステップ92A及び逆レイリーステップ92Bの間の径方向中央部から外径方向に延びる液体誘導溝部155と、トラップ部135と、を備えている。トラップ部135は、液体誘導溝部155の内径側端部のレイリーステップ92A,逆レイリーステップ92Bと交差する箇所に形成されており、その深さ寸法がレイリーステップ92A及び逆レイリーステップ92Bの深さ寸法と同一である浅溝であり、レイリーステップ92A、逆レイリーステップ92B及び液体誘導溝部155と連通している。 The dynamic pressure generating mechanism 146 includes a Rayleigh step 92A, a reverse Rayleigh step 92B, a liquid guiding groove portion 155 radially extending from a radially central portion between the Rayleigh steps 92A and the reverse Rayleigh step 92B, and a trap portion 135. The trap portion 135 is formed at the inner diameter side end portion of the liquid guide groove portion 155 at a location where it intersects with the Rayleigh step 92A and the reverse Rayleigh step 92B.

これにより、実線矢印で示す紙面反時計回りに回転密封環20が回転する場合には、トラップ部135では、矢印H10に示すように、トラップ部135や逆レイリーステップ92Bの内径側から流入する被密封液体Fの大半は、矢印H11に示すように、レイリーステップ92Aに吸引されるため、矢印H12に示すように、遠心力によって液体誘導溝部155に流入する被密封液体Fの流入量が低減されている。これにより、相対的に液体誘導溝部155から大気側への漏出を抑制することができる。尚、直接の図示は省略するが、紙面時計回りに回転密封環20が回転する場合にも、矢印H11の向きが反対向きとなる点以外、同様である。 As a result, if the rotating ring 20 rotates in a paper violent clock indicated by the solid line arrow, the trap portion 135, as shown in the arrow H10, most of the sealed liquid F flowing in from the inner diameter of the trap portion 135 and the inverted reply step 92b, as shown in the arrow H11. Since it is sucked into 92a, the inflow amount of the sealed liquid F flowing into the liquid -induced groove 155, as shown in the arrow H12, is reduced. As a result, leakage from the liquid guide groove 155 to the atmosphere can be relatively suppressed. Although direct illustration is omitted, the same applies when the rotary seal ring 20 rotates clockwise on the page, except that the direction of the arrow H11 is reversed.

次に、実施例9に係る静止密封環につき、図15を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構147の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 9 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 147 will be described here.

動圧発生機構147は、レイリーステップ93Aと、逆レイリーステップ93Bと、液体誘導溝部156と、トラップ部136A,136Bと、を備えている。トラップ部136A,136Bは、その深さ寸法が液体誘導溝部156の深さ寸法と同一である深溝であり、液体誘導溝部156の径方向に延びる仮想の中心線を基準に線対称に配置されている。トラップ部136Aは、液体誘導溝部156の内径側端部からレイリーステップ93Aと同一曲率で周方向に延びる周部136aと、この周部136aに連通して径方向に延びる径部136bと、から構成されている。トラップ部136Aの周部136aは、レイリーステップ93A及び液体誘導溝部156と連通しており、トラップ部136Bの周部136aは、液体誘導溝部156及び逆レイリーステップ93Bと連通している。 The dynamic pressure generating mechanism 147 includes a Rayleigh step 93A, a reverse Rayleigh step 93B, a liquid guiding groove portion 156, and trap portions 136A and 136B. The trap portions 136A and 136B are deep grooves whose depth dimension is the same as the depth dimension of the liquid guide groove portion 156, and are arranged symmetrically with respect to the imaginary center line extending in the radial direction of the liquid guide groove portion 156 as a reference. The trap portion 136A is composed of a peripheral portion 136a extending in the circumferential direction from the inner diameter side end portion of the liquid guide groove portion 156 with the same curvature as that of the Rayleigh step 93A, and a radial portion 136b communicating with the peripheral portion 136a and extending in the radial direction. The peripheral portion 136a of the trap portion 136A communicates with the Rayleigh step 93A and the liquid guiding groove portion 156, and the peripheral portion 136a of the trap portion 136B communicates with the liquid guiding groove portion 156 and the reverse Rayleigh step 93B.

これにより、実線矢印で示す紙面反時計回りに回転密封環20が回転する場合には、トラップ部136A,136Bでは、実線矢印H22に示すように、逆レイリーステップ93Bから遠心力によって外径側に漏出した被密封液体Fがトラップ部136Bの径部136bに流入し、実線矢印H23に示すように、液体誘導溝部156の下流側壁面156bから周方向下流側(紙面左側)に漏出した被密封液体Fがトラップ部136Aの径部136bに流入するため、動圧発生機構147から大気側への漏出を抑制することができる。 As a result, when the rotary seal ring 20 rotates counterclockwise in the paper surface indicated by the solid-line arrow, in the trap portions 136A and 136B, as indicated by the solid-line arrow H22, the liquid to be sealed F leaked from the reverse Rayleigh step 93B to the outer diameter side due to the centrifugal force flows into the diameter portion 136b of the trap portion 136B, and as indicated by the solid-line arrow H23, flows from the downstream side wall surface 156b of the liquid guiding groove portion 156 to the circumferential downstream side (the paper surface). Since the sealed liquid F leaked to the left side flows into the diameter portion 136b of the trap portion 136A, leakage from the dynamic pressure generating mechanism 147 to the atmosphere side can be suppressed.

また、点線矢印で示す紙面時計回りに回転密封環20が回転する場合には、トラップ部136A,136Bでは、点線矢印H20に示すように、逆レイリーステップ93Bから遠心力によって外径側に漏出した被密封液体Fがトラップ部136Aの径部136bに流入し、点線矢印H21に示すように、液体誘導溝部156の下流側壁面156bから周方向下流側(紙面右側)に漏出した被密封液体Fがトラップ部136Bの径部136bに流入するため、動圧発生機構147から大気側への漏出を抑制することができる。 Further, when the rotary seal ring 20 rotates clockwise as indicated by the dotted line arrow, in the trap portions 136A and 136B, as indicated by the dotted line arrow H20, the liquid to be sealed F leaked from the reverse Rayleigh step 93B toward the outer diameter side due to the centrifugal force flows into the diameter portion 136b of the trap portion 136A, and as indicated by the dotted line arrow H21, flows downstream in the circumferential direction from the downstream side wall surface 156b of the liquid guide groove portion 156 (to the right side of the paper surface). Since the sealed liquid F that has leaked out into the trap portion 136B flows into the diameter portion 136b of the trap portion 136B, leakage from the dynamic pressure generating mechanism 147 to the atmosphere side can be suppressed.

また、動圧発生機構147は、液体誘導溝部156ばかりでなく、トラップ部136A,136Bにおいても、被密封液体Fを保持可能であるとともに、周部136a,136aを通じて、レイリーステップ93A、逆レイリーステップ93Bに被密封液体Fが流入可能であることから、より多くの量の被密封液体Fを保持することが可能となっている。 Further, the dynamic pressure generating mechanism 147 can hold the sealed liquid F not only in the liquid guide groove 156 but also in the traps 136A and 136B, and the sealed liquid F can flow into the Rayleigh step 93A and the reverse Rayleigh step 93B through the peripheral portions 136a and 136a, so that a larger amount of the sealed liquid F can be held.

次に、実施例10に係る静止密封環につき、図16を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構148の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to a tenth embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 148 will be described here.

動圧発生機構148は、レイリーステップ9Aと、逆レイリーステップ9Bと、液体誘導溝部157と、トラップ部137と、を備え、トラップ部137は、液体誘導溝部157の下流側壁面157b及び上流側壁面157cから対向する上流側または下流側に突出する凸部を複数有するトラップ壁部137A,137Bから構成されている。尚、図中の破線は仮想的な壁面を示している。 The dynamic pressure generating mechanism 148 includes a Rayleigh step 9A, a reverse Rayleigh step 9B, a liquid guiding groove portion 157, and a trap portion 137. The trap portion 137 is composed of trap wall portions 137A and 137B having a plurality of protrusions protruding upstream or downstream from the downstream side wall surface 157b and the upstream side wall surface 157c of the liquid guiding groove portion 157. Incidentally, broken lines in the drawing indicate virtual wall surfaces.

トラップ壁部137A,137Bは、互いに所定間隔離間して互い違いに配置されており、トラップ壁部137A,137Bの間には、下流側壁面157b側及び上流側壁面157c側にて屈曲しながら連続して蛇行する蛇行溝30が構成されている。また、トラップ壁部137A,137Bは、回転密封環20の摺動面21と対向する端面が位置する深さ寸法がレイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bよりも深い10μmの位置に配置されており、トラップ壁部137A,137Bの回転密封環20の摺動面21と対向する端面から液体誘導溝部157の底面157dまで軸方向に亘って連続している。尚、トラップ壁部137A,137Bの回転密封環20の摺動面21と対向する端面が位置する深さ寸法は、例えばレイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bと同じ寸法、レイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bよりも浅い寸法、または10μmに限定されないレイリーステップ9A及び逆レイリーステップ9Bよりも深い寸法であってもよい。 The trap wall portions 137A and 137B are alternately arranged with a predetermined distance from each other, and between the trap wall portions 137A and 137B, a meandering groove 30 is formed that continuously meanders while bending on the downstream side wall surface 157b side and the upstream side wall surface 157c side. The trap walls 137A and 137B are arranged at a position where the end face facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 is 10 μm deeper than the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B. The depth dimension of the end faces of the trap walls 137A and 137B facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 may be, for example, the same dimension as the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B, a dimension shallower than the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B, or a dimension deeper than the Rayleigh step 9A and the reverse Rayleigh step 9B, which is not limited to 10 μm.

これにより、トラップ部137は、蛇行溝30により被密封液体Fを被密封液体F側から大気側に向かって直線状に移動させ難くしているため、液体誘導溝部157内における被密封液体Fの保持機能を高めることができる。 As a result, the trap portion 137 makes it difficult for the sealed liquid F to move linearly from the sealed liquid F side toward the atmosphere side by means of the meandering groove 30, so that the function of holding the sealed liquid F in the liquid guiding groove portion 157 can be enhanced.

また、トラップ部137では、トラップ壁部137A,137Bによって蛇行溝30の幅が狭められていることから、蛇行溝30内に存在する被密封液体Fに表面張力が発生し、この表面張力によって被密封液体Fに作用する遠心力に対抗するようになっており、網点部で示すように、被密封液体Fをトラップ部137の内径側に保持する保持能力が高められている。 Further, in the trap portion 137, since the width of the serpentine groove 30 is narrowed by the trap wall portions 137A and 137B, surface tension is generated in the sealed liquid F existing in the serpentine groove 30, and the surface tension counteracts the centrifugal force acting on the sealed liquid F. As indicated by the halftone dot portion, the holding capacity of the sealed liquid F on the inner diameter side of the trap portion 137 is enhanced.

次に、実施例11に係る静止密封環につき、図17を参照して説明する。尚、前記実施例2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、ここでは、動圧発生機構149の形態のみ説明する。 Next, a stationary seal ring according to Example 11 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the second embodiment will be omitted. Also, only the form of the dynamic pressure generating mechanism 149 will be described here.

動圧発生機構149は、レイリーステップ94Aと、逆レイリーステップ94Bと、液体誘導溝部158と、トラップ部138と、を備えている。トラップ部138は、外径側から内径側に向かって下流側壁面158bまたは上流側壁面158cの液体誘導溝部158の径方向の中央部側に傾斜する直角三角形状の凸部19が径方向に連続配置されたトラップ壁部138A,138Bから構成されている。尚、凸部19の外径側から内径側に向かって液体誘導溝部158の径方向の中央部側に傾斜する端面を外径側端面19aとし、外径側端面19aの液体誘導溝部158の径方向中央部側の端部から液体誘導溝部158に向かって延びる端面を内径側端面19bとする。 The dynamic pressure generating mechanism 149 includes a Rayleigh step 94A, a reverse Rayleigh step 94B, a liquid guiding groove portion 158, and a trap portion 138. The trap portion 138 is composed of trap wall portions 138A and 138B in which right-angled triangular convex portions 19 are continuously arranged in the radial direction and are inclined from the outer diameter side to the inner diameter side toward the radially central portion side of the liquid guiding groove portion 158 of the downstream side wall surface 158b or the upstream side wall surface 158c. An end surface that inclines from the outer diameter side to the inner diameter side of the convex portion 19 toward the radially central portion of the liquid guide groove portion 158 is referred to as an outer diameter side end surface 19a, and an end surface that extends from the end portion of the outer diameter side end surface 19a toward the liquid guide groove portion 158 in the radial direction center portion of the liquid guide groove portion 158 is referred to as an inner diameter side end surface 19b.

トラップ壁部138A,138Bは、互いに所定間隔離間して液体誘導溝部158の径方向の中心線を基準に線対称に配置されている。また、トラップ壁部138Aは、トラップ壁部138Aの回転密封環20の摺動面21と対向する端面がランド12と同一平面を成している。 The trap walls 138A and 138B are arranged line-symmetrically with respect to the radial center line of the liquid guide groove 158 with a predetermined distance from each other. The trap wall portion 138A has an end surface facing the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 of the trap wall portion 138A and the land 12 are flush with each other.

これにより、トラップ部138は、被密封液体Fが液体誘導溝部158内を大気側から被密封液体F側へ流入する際に、凸部19の外径側端面19aが被密封液体Fをレイリーステップ94A側に誘導する誘導面として機能するため、レイリーステップ94A内への被密封液体Fの回収を妨げ難くなっている。 Accordingly, in the trap portion 138, when the sealed liquid F flows into the liquid guide groove portion 158 from the atmosphere side to the sealed liquid F side, the outer diameter side end surface 19a of the convex portion 19 functions as a guide surface that guides the sealed liquid F toward the Rayleigh step 94A, so recovery of the sealed liquid F into the Rayleigh step 94A is less likely to be hindered.

また、トラップ部138は、被密封液体Fが液体誘導溝部158内を被密封液体F側から大気側へ流入する際に、網点部で示すように、凸部19の内径側端面19bによって被密封液体Fを捕集可能であるため、液体誘導溝部158内における被密封液体Fの保持機能を高めることができる。 In addition, when the sealed liquid F flows into the liquid guide groove 158 from the sealed liquid F side to the atmosphere side, the trap section 138 can collect the sealed liquid F by the inner diameter side end surface 19b of the convex section 19 as shown by the halftone dots, so that the function of retaining the sealed liquid F in the liquid guide groove section 158 can be enhanced.

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and any changes or additions within the scope of the present invention are included in the present invention.

例えば、前記実施例では、摺動部品として、一般産業機械用のメカニカルシールを例に説明したが、自動車やウォータポンプ用等の他のメカニカルシールであってもよい。また、メカニカルシールに限られず、すべり軸受などメカニカルシール以外の摺動部品であってもよい。 For example, in the above embodiments, mechanical seals for general industrial machines are used as sliding parts, but other mechanical seals for automobiles, water pumps, etc. may also be used. In addition, it is not limited to mechanical seals, and sliding parts other than mechanical seals, such as slide bearings, may be used.

また、前記実施例では、動圧発生機構を静止密封環にのみ設ける例について説明したが、動圧発生機構を回転密封環20にのみ設けてもよく、静止密封環と回転密封環の両方に設けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the dynamic pressure generating mechanism is provided only on the stationary seal ring has been described, but the dynamic pressure generating mechanism may be provided only on the rotary seal ring 20, or may be provided on both the stationary seal ring and the rotary seal ring.

また、前記実施例では、摺動部品に同一形状の動圧発生機構が複数設けられる形態を例示したが、形状の異なる動圧発生機構が複数設けられていてもよい。また、動圧発生機構の間隔や数量などは適宜変更できる。 Further, in the above-described embodiment, a plurality of dynamic pressure generating mechanisms having the same shape are provided in the sliding component, but a plurality of dynamic pressure generating mechanisms having different shapes may be provided. Also, the intervals and the number of the dynamic pressure generating mechanisms can be changed as appropriate.

また、トラップ部は、前記実施例1,4~11それぞれのトラップ部を適宜組み合わせて構成されていてもよく、低圧側への漏出を抑制することができる構成のものであればその構成が適宜変更されていてもよい。 Further, the trap portion may be configured by appropriately combining the trap portions of the above-described Examples 1, 4 to 11, and the configuration may be appropriately changed as long as it is configured to suppress leakage to the low pressure side.

また、前記実施例では、メカニカルシールは、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封液体Fを密封するアウトサイド形のものとして説明したが、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封液体Fを密封するインサイド形のものであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the mechanical seal is described as an outside type that seals the sealed liquid F that tends to leak from the inner diameter side to the outer diameter side of the sliding surface.

また、被密封流体側を高圧側、漏れ側を低圧側として説明してきたが、被密封流体側が低圧側、漏れ側が高圧側となっていてもよいし、被密封流体側と漏れ側とは略同じ圧力であってもよい。 Further, although the sealed fluid side is the high pressure side and the leak side is the low pressure side, the sealed fluid side may be the low pressure side and the leak side may be the high pressure side, or the sealed fluid side and the leak side may have substantially the same pressure.

9A レイリーステップ(浅溝部)
9B 逆レイリーステップ(浅溝部)
10 静止密封環(摺動部品)
11 摺動面
13 トラップ部
13A,13B トラップ片
13a 低圧側壁面(誘導面)
14 動圧発生機構
15 液体誘導溝部(深溝部)
15a 開口部
15b 下流側壁面(内面)
15c 上流側壁面(内面)
15d 底面(内面)
19a 外径側端面(誘導面)
20 回転密封環(摺動部品)
21 摺動面
30 蛇行溝
91A~94A レイリーステップ(浅溝部)
91B~94B 逆レイリーステップ(浅溝部)
131~138 トラップ部
141~149 動圧発生機構
151~158 液体誘導溝部(深溝部)
9A Rayleigh step (shallow groove)
9B Reverse Rayleigh step (shallow groove)
10 stationary seal ring (sliding part)
11 Sliding surface 13 Trap parts 13A, 13B Trap piece 13a Low pressure side wall surface (guiding surface)
14 dynamic pressure generating mechanism 15 liquid guide groove (deep groove)
15a opening 15b downstream side wall surface (inner surface)
15c upstream side wall surface (inner surface)
15d bottom (inner surface)
19a Outer diameter side end surface (guide surface)
20 Rotating seal ring (sliding part)
21 Sliding surface 30 Meandering grooves 91A to 94A Rayleigh step (shallow groove)
91B-94B reverse Rayleigh step (shallow groove)
131 to 138 trap portions 141 to 149 dynamic pressure generating mechanisms 151 to 158 liquid guiding groove portions (deep groove portions)

Claims (9)

回転機械の相対回転する箇所に配置される環状の摺動部品であって、
前記摺動部品の摺動面には、外径側もしくは内径側のうちの漏れ側に連通する深溝部と、該深溝部に連通して周方向に延設される浅溝部と、から構成される動圧発生機構が複数設けられており、前記深溝部には、該深溝部内の被密封流体の漏出を抑制するトラップ部が設けられている摺動部品。
An annular sliding component arranged at a relatively rotating portion of a rotating machine,
The sliding surface of the sliding component is provided with a plurality of dynamic pressure generating mechanisms, each of which is composed of a deep groove portion communicating with the leak side of the outer diameter side or the inner diameter side, and a shallow groove portion extending in the circumferential direction and communicating with the deep groove portion.
前記深溝部は、外径側に連通する請求項1に記載の摺動部品。 The sliding component according to claim 1, wherein the deep groove portion communicates with the outer diameter side. 前記トラップ部は、前記深溝部の内面から延設されたトラップ片である請求項1または2に記載の摺動部品。 3. The sliding component according to claim 1 , wherein the trap portion is a trap piece extending from the inner surface of the deep groove portion. 前記トラップ部は、被密封流体を前記浅溝部に向けて誘導する誘導面を有している請求項1ないしのいずれかに記載の摺動部品。 4. The sliding component according to claim 1, wherein said trap portion has a guiding surface for guiding the fluid to be sealed toward said shallow groove portion. 前記トラップ部は、少なくとも前記深溝部の漏れ側に連通する開口部よりの箇所に配置されている請求項ないしのいずれかに記載の摺動部品。 5. The sliding component according to any one of claims 1 to 4 , wherein the trap portion is arranged at least nearer to the opening communicating with the leak side of the deep groove portion. 前記トラップ部は、少なくとも前記深溝部の前記浅溝部との交差箇所に配置されている請求項1ないしのいずれかに記載の摺動部品。 The sliding component according to any one of claims 1 to 5 , wherein the trap portion is arranged at least at an intersection of the deep groove portion and the shallow groove portion. 前記トラップ部は、前記深溝部の径方向に延びる中心線を基準に線対称に配置されている請求項1ないしのいずれかに記載の摺動部品。 The sliding component according to any one of claims 1 to 6 , wherein the trap portions are arranged line-symmetrically with respect to a center line extending in the radial direction of the deep groove portion. 前記トラップ部は、前記摺動面を構成する基材と一体に成形されている請求項1ないしのいずれかに記載の摺動部品。 The sliding component according to any one of claims 1 to 7 , wherein the trap portion is formed integrally with a base material forming the sliding surface. 前記トラップ部は、前記深溝部内を蛇行する蛇行溝を構成している請求項1ないしのいずれかに記載の摺動部品。 The sliding component according to any one of claims 1 to 8 , wherein the trap portion forms a meandering groove meandering in the deep groove portion.
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